[发明专利]聚酯粉末组合物、方法及制品

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年5月7日递交的题名为“POLYESTER POWDER COMPOSITIONS，METHODS AND ARTICLES”的美国临时申请号61/176,146以及于2008年12月22日递交的题名为“POLYESTER POWDER COMPOSITIONS，METHODS AND ARTICLES”的美国临时申请号61/139,932的优先权，这两篇专利申请通过引用全文插入本文。

技术领域

本发明涉及粉末组合物以及由粉末组合物制造制品的方法。

背景技术

激光烧结(LS，也被称为选择性激光烧结)是一种分配器将一层粉状材料沉积到目标区域的工艺。激光控制机构通常包括容纳所需制品设计的计算机，该机构调制并移动激光束，使其选择性照射在所述设计的定义边界内的粉末层，从而使落在激光束范围内的粉末融化。控制机构操控激光使其选择性烧结连续的粉末层，最终制成包含多个烧结在一起的层的最终制品。LS技术的详细描述可以参见美国专利4,247,508、4,863,538、5,017,753和6,110,411，各个专利文献通过引用插入本文。

LS技术能够直接制造三维制品，特别适合原型速成(rapid prototyping)或各种其他应用。用在LS中的传统粉末材料通常具有一个或多个缺陷，例如成本、在传统LS机中使用难易、可回收性和当暴露于高加工温度是的收缩问题。此外，由传统的聚合物粉末通过LS工艺制成的制品，与通过更传统的制造工艺(例如注射成形)制成的制品相比，通常显示劣化的机械性质。另外，由于机械性质退化，这样的制品通常不适于用在高温环境。

碳纤维和玻璃纤维被认为是改善LS制品的机械性质的填料。然而，碳纤维相对较贵，需要小心处理以最小化或避免颗粒吸入问题(这是因为通常与碳纤维相关联的颗粒尺寸和堆密度)，由于具有黑色颜色以及与此相关的额外的红外吸收问题因而难以在LS机中加工，并且不适于生产白色的、浅色的和/或亮色的制品。而玻璃纤维也是相对昂贵的，并且难以获得品质一致、适当的、订单量的产品。

因此，仍需要这样的可用于制造LS制品的改进粉末组合物，该粉末组合物具有高成本效益、容易使用、并且/或者在所需要的终端使用温度下具有适当的机械性质。

发明内容

本发明提供了一种粉末组合物，其优选可用在烧结应用中，例如用在激光烧结中。该粉末组合物优选包含至少一种聚酯聚合物粉末。

在一个实施方式中，本发明提供了一种粉末组合物，其包含至少一种聚酯聚合物粉末和增强颗粒，所述聚酯聚合物粉末优选是可激光烧结的，所述增强颗粒优选具有至少约5∶1的长径比并且具有小于约300微米的最大尺寸。所述增强颗粒优选占所述粉末组合物的至少约3重量％(wt％)，这是基于所述粉末组合物的总重。优选地，所述增强颗粒包含的矿物颗粒占所述粉末组合物的至少约1wt％，这是基于所述粉末组合物的总重。

在另一实施方式中，本发明提供了一种可激光烧结的粉末组合物，其包含至少一种聚酯聚合物粉末，该聚酯聚合物粉末具有中-高熔融温度、高弹性模量、优选是芳族的并且至少是半结晶的。所述粉末组合物还可以包含其他适当的聚合物(例如无定形的或脂族聚酯)或填料(例如增强颗粒)。

在另一实施方式中，本发明提供了一种可激光烧结的粉末组合物，其包含至少一种半结晶的或结晶的芳族聚酯聚合物，所述聚酯聚合物具有120和220℃之间的熔融温度。

在另一实施方式中，本发明提供了一种可激光烧结的粉末组合物，其包含至少一种半结晶的或结晶的可激光烧结的聚酯聚合物，所述聚酯聚合物具有150和220℃之间的熔融温度。

在另一实施方式中，本发明提供了一种可激光烧结的粉末组合物，其包含两种或更多种聚酯聚合物的共混物。所述共混物可以例如包含(i)一种或多种半结晶的或结晶的聚酯聚合物；和(ii)一种或多种无定形聚酯聚合物。或者，所述共混物可以例如包含两种或更多种半结晶或结晶聚酯聚合物(带有或不带一种或多种无定形聚酯聚合物)、

在另一实施方式中，本发明提供了一种用于将本文所述粉末组合物烧结以形成三维制品的方法。LS是用于形成这样的制品的优选烧结方法，但是预期还可以使用其他烧结方法。