含有聚(芳硫醚)(PAS)聚合物的粉状材料(P)及其用于增材制造的用途制造技术

本发明专利技术涉及一种含有至少一种聚(芳硫醚)(PAS)聚合物的粉状材料(M)，该聚合物包含根据式(I)、(II)和(III)的重复单元p、q和r：其中n

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含有聚(芳硫醚)(PAS)聚合物的粉状材料(P)及其用于增材制造的用途
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2020年3月10日提交的美国临时申请62/987,423以及2020年7月14日提交的欧洲专利申请20185792.7的优先权，出于所有目的将这些申请中的每一个的全部内容通过援引并入本申请。


[0002]本专利技术涉及一种含有至少一种聚(芳硫醚)(PAS)聚合物的粉状材料(M)以及一种用于从这种粉状材料(M)制造三维(3D)制品、零件或复合材料的方法。本专利技术还涉及从这种方法可获得的3D制品、零件或复合材料，以及制品、零件或复合材料在油气应用、汽车应用、电气和电子应用、或航空航天和消费品中的用途。

技术介绍

[0003]从日用物品到机动车零件等许多物体都是由单块材料制成，或者是由较大一块材料铣削或雕刻而成。制造物体的替代方法是沉积薄层材料，如粉末，并且然后在顶部添加另一层，接着添加另一层和再一层，以此类推。这种添加过程被称为增材制造(AM)，更通常被称为3D打印。目前市场上专门设计的3D打印产品的范围相当广泛，从机动车零件到牙科植入物。值得注意地是它们可以使用塑料来制造。预期增材制造将打破已确立的实践并且颠覆关于在远距离工厂中大批量生产的常规假设。靠近最终用户的小批量、或甚至单项产品的本地制造将变得可行。
[0004]与使用呈粉末形式的聚合物零件材料的已知增材制造方法相关联的基本限制之一是基于缺乏对呈现出正确的特性集合以便打印出具有可接受的密度和机械特性的3D零件/物体的材料的识别。
[0005]聚(芳硫醚)(PAS)聚合物是半结晶热塑性聚合物，其具有显著的机械特性，如高拉伸模量和高拉伸强度，以及对热降解和化学反应性的显著稳定性。它们的特征还在于优异的熔融加工性，如注射模制。
[0006]这种广泛的特性使得PAS聚合物适用于大量应用，例如汽车、电气、电子、航空航天和电器市场。
[0007]尽管有上述优点，但是已知PAS聚合物具有低抗冲击性和低断裂伸长率，换句话说，差的延展性和差的韧性。
[0008]因此，需要一种用于增材制造的PAS聚合物，该聚合物在保持高拉伸强度的同时具有改善的延展性和韧性。
[0009]WO 2017/1226484(东丽公司(Toray))描述了使用PAS树脂作为粉末用于通过3D打印机用粉末烧结生产三维模型。
[0010]WO 2020/011991(索尔维公司(Solvay))涉及一种可以在增材制造中使用的PAS聚合物。该PAS使其展现出作为主要技术特征的小于200ppm的钙含量，钙含量是通过经由ICP
‑
OES用标准物进行校准的X射线荧光(XRF)分析测量的。
[0011]WO 2020/011990(索尔维公司)描述了呈现出流动性的PAS聚合物，这使得粉末非常适合用于如使用基于激光烧结的增材制造系统制造3D物体的应用中，其中粉末必须呈现出良好的流动行为以便于在打印过程期间堆积粉末。
[0012]JP 2019165004(东丽公司)涉及一种具有优异的耐久性、电特性和阻燃性的绝缘管。在其参考实例1中，D1描述了基于90mol对二氯苯和10mol间二氯苯制备PPS。然而该文献没有描述呈具有特定PSD的粉末形式的树脂，其非常适合于3D打印。
[0013]JP S63 10633(出光公司(Idemitsu))涉及一种用于生产用作工程塑料的聚芳硫醚的方法。
[0014]EP 3530701(东丽公司)涉及一种适合用于通过使用选择性激光烧结(SLS)3D打印机生产三维模制制品的聚芳硫醚树脂粉末颗粒状混合物以及一种用于使用这种聚芳硫醚树脂粉末颗粒状混合物生产三维模制制品的方法。
[0015]这些文献没有描述用于增材制造的包含如本文所述的PAS聚合物的粉状材料。与现有技术的粉末相比，这种材料的使用示出了产生更好的打印特性和改进的最终零件特性(机械和零件美学)。

技术实现思路

[0016]在第一方面，本专利技术涉及一种含有聚(芳硫醚)(PAS)聚合物的粉状材料(M)，所述PAS聚合物包含根据式(I)、(II)和(III)的重复单元p、q和r：其中n
p
、n
q
和n
r
分别为每种重复单元p、q和r的摩尔％；重复单元p、q和r以嵌段、交替或随机地布置；1％≤(n
q
+n
r
)/(n
p
+n
q
+n
r
)≤12％；n
q
是≥0％并且n
r
是≥0％；j是零或在1与4之间变化的整数；R1选自由以下组成的组：卤素原子、C1‑
C
12
烷基、C7‑
C
24
烷基芳基、C7‑
C
24
芳烷基、C6‑
C
24
亚芳基、C1‑
C
12
烷氧基、和C6‑
C
18
芳氧基，
[0017]在另一方面，本专利技术涉及一种用于制造三维(3D)制品、零件或复合材料的方法，其包括：a)沉积如本文所述的粉状材料(M)的连续层，以及b)在沉积后续层之前打印层。
[0018]根据该方面，步骤b)优选包括通过电磁辐射选择性烧结粉末。
[0019]根据第三方面，本专利技术涉及一种三维(3D)制品、零件或复合材料，其是从本文所述的粉状材料(M)通过增材制造可获得的，所述增材制造优选地是选择性激光烧结(SLS)、基
于复合材料的增材制造技术(“CBAM”)或多射流熔融(MJF)。
[0020]根据第四方面，本专利技术涉及本文所述的粉状材料(M)用于使用增材制造、优选选择性激光烧结(SLS)、基于复合材料的增材制造技术(“CBAM”)或多射流熔融(MJF)制造三维(3D)物体的用途。
[0021]根据第五方面，本专利技术涉及包含至少一种本文所述的聚(芳硫醚)(PAS)聚合物的聚合物组分(P)，任选地与一种或几种助流剂(F)和/或一种或几种添加剂(A)组合，用于制造粉状材料(M)的用途，该粉状材料用于增材制造，优选选择性激光烧结(SLS)、基于复合材料的增材制造技术(“CBAM”)或多射流融融(MJF)。
[0022]根据第六方面，本专利技术涉及制品、零件或复合材料在油气应用、汽车应用、电气和电子应用、或航空航天和消费品中的用途。专利技术的披露内容
[0023]本文披露了粉状材料(M)，以及一种由包含至少一种聚(芳硫醚)聚合物(本文也称为“聚(芳硫醚)”或PAS)的此类粉状材料(M)制造3D物体(即制品、零件或复合材料)的方法。对聚(芳硫醚)聚合物的提及具体包括但不限于，聚苯硫醚聚合物，本文也称为“聚苯硫醚”或PPS。
[0024]本专利技术的粉状材料(M)可以具有规则形状如球形，或通过研磨/碾磨呈粒料或粗粉末形式的聚合物组分(P)(即至少PAS聚合物)获得的复杂形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于增材制造的粉状材料(M)，其具有如在异丙醇中通过激光散射测量的范围在10与100μm之间的d
50
值，其包含：
‑
一种聚合物组分(P)，其包含至少一种聚(芳硫醚)(PAS)聚合物，该聚合物包含根据式(I)、(II)和(III)的重复单元p、q和r：其中n
p
、n
q
和n
r
分别为每种重复单元p、q和r的摩尔％；重复单元p、q和r以嵌段、交替或随机地布置；1％≤(n
q
+n
r
)/(n
p
+n
q
+n
r
)≤12％；n
q
是≥0％并且n
r
是≥0％；j是零或在1与4之间变化的整数；R1选自由以下组成的组：卤素原子、C1‑
C
12
烷基、C7‑
C
24
烷基芳基、C7‑
C
24
芳烷基、C6‑
C
24
亚芳基、C1‑
C
12
烷氧基、和C6‑
C
18
芳氧基，
‑
任选地，一种或几种助流剂(F)，
‑
任选地，一种或几种添加剂(A)，其选自由以下组成的组：润滑剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂、颜料、加工助剂、染料、填料、纳米填料或电磁吸收剂和阻燃剂。2.如权利要求1所述的粉状材料(M)，其中，该PAS使得n
p
+n
q
+n
r
≥50％。3.如权利要求1或2所述的粉状材料(M)，其中，该PAS使得它由重复单元p、和重复单元q和/或r组成，或基本上由其组成。4.如权利要求1至3中任一项所述的粉状材料(M)，其中，该PAS使得式(I)中的j是零。5.如权利要求1至4中任一项所述的粉状材料(M)，其中，该PAS具有根据ASTM D3418使用20℃/min的加热和冷却速率在差示扫描量热仪(DSC)中在第2次热扫描时确定的大于20J/g的熔解热。6.如权利要求1至5中任一项所述的粉状材料(M)，其中，当根据ASTM D3418使用20℃/min的加热和冷却速率在差示扫描量热仪(DSC)中在第2次热扫描时确定时，该PAS使得其具有至多280℃、优选至多278℃、更优选至多275℃、和/或至少245℃、优选至少248℃、更优选至少250℃的熔点。7.如权利要求1至6中任一项所述的粉状材料(M)，其中，该助流剂(F)是选自由二氧化硅、...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：索尔维特殊聚合物美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：