[发明专利]多孔不熔性聚合物部件

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2006年12月22日提交的美国临时申请60/876,890 的优先权，该专利全文以引用方式并入本文。

发明领域

包含小的可控量的孔隙率、优选其中孔为细长(例如圆柱形)的多孔 不熔性聚合物部件在吸收水分后能够更好地耐受快速加热而不会受损。

发明背景

聚合物在当今社会普遍存在，最常用的聚合物类型为热固性和热塑性 聚合物。然而，也使用第三类型的聚合物，这种聚合物被称为不熔性聚合物 (IP)。这些聚合物为非交联的，所以理论上应为热塑性的，但由于其熔点 和/或软化点温度比其分解温度高，因此被加热时其在液化前就分解了。通 常，这些商业用途的聚合物类型具有高分解温度，因此其最大使用温度通常 很高。这些类型的聚合物包括但不限于聚酰亚胺、聚对苯撑、以及大部分或 全部由下式的重复基团构成的聚合物：

其中X为NH、N-苯基、O(氧)或S(硫)、并且Ar为对亚苯基、4，4′-亚 联苯基或1，4-亚萘基。

由于这些IP不能作为典型的热塑性塑料来形成，因此这些聚合物常常 采用化学方法来形成，并且所得的聚合物(如果还不是粉末)被研磨为粉 末。然后，使该粉末在模具中经受压力并且任选地加热，以将粉末固结为成 型的部件。此外，也可以任选地烧结该成型的部件，以进一步固结该聚合 物。在许多方面，此类型的成型方法与在更为熟悉的粉状冶金术中所采用的 方法类似。

当暴露于水分中时，大多数聚合物，不论是液态水还是水蒸汽(例如 空气中的水蒸气)，均会吸收一定量的水。如果随后将该聚合物快速加热至 远远高于水的沸点，则已吸收的水将具有相当大的蒸汽压并将试图从该聚合 物中逸出。如果水从聚合物中扩散速度低，则水的内部压力可能在聚合物的 内部形成空隙(起泡)，从而降低或损害聚合物部件的有效性。例如，如果 聚合物为处在湿润气候和/或雨中的环境温度下的喷气发动机的部件，则该 部件可能会吸收相当数量的水。当发动机启动时，发动机的各段(包括此类 IP部件设置处)可被快速加热，并且这些部件可能会因此而起泡。某种防 止此类起泡、同时基本上不会降低部件效用的方法将是所期望的。

多孔和泡沫聚酰亚胺是已知的；参见例如美国专利5,444,097和 4,780,097、已公布的美国专利申请2006/0039984、以及D.W.Kim等人的J. Appl.Polym.Sci.，94：1711-18(2004)。在所有这些参考文献中，孔或多 或少为球形(不论是通过测量还是通过摄影和/或制备方法)，并且在许多 情况下，孔的体积在聚合物加上孔的总体积中占相当大的比例。

日本专利申请04-077533A描述了一种多孔材料，所述多孔材料的特征 在于通过固结可为“树脂”的基体来制备，该“树脂”包括“聚酰亚胺树 脂”和从复合电解氧化中移除的“单向的”(平行)碳纤维。

发明概述

在一个方面，本发明为包括不熔性聚合物的部件，其中所述聚合物包 括以约0.2至约10体积百分比的范围存在的空隙，所述空隙为细长的，其 中所述空隙的最长尺寸与所述空隙的最短尺寸的比率为至少10∶1。

在另一方面，本发明为用于制备包括不熔性聚合物的部件的方法，该 不熔性聚合物具有细长的空隙，该方法包括以下步骤：

(a)通过将不熔性聚合物的颗粒同0.2至10体积百分比的第二聚合物 混合来形成混合物，其中所述体积百分比是基于所述不熔性聚合 物和所述第二聚合物的总体积，并且所述第二聚合物呈细长条的 形式，其中所述条的最长尺寸与所述条的最短尺寸的比率为至少 10∶1；

(b)使所述混合物经受压力以形成部件；以及

(c)将所述部件加热至烧掉所述第二聚合物的温度；

前提条件是所述不熔性聚合物具有高于烧掉该第二聚合物温度的分解点。

附图简述

图1示出了通过本文描述的方法制备的部件，更具体地讲，其为示出 该部件内空隙的X射线断层摄影图(参见实施例12)。

发明详述

本文使用了某些术语，其定义如下：