[发明专利]热处理的聚合物粉末

说明书

发明领域

本发明涉及热处理多晶型的半晶质聚合物，以在要求在升高的温度下进行粉末处理的应用中提供更均匀的熔融，改进粉末流动和更低的磨损率；以及通过热处理工艺产生的聚合物粉末。本发明还涉及通过热处理产生的聚合材料。

发明的背景

多晶型的材料（具有一种以上晶型）在本领域中是众所周知的。若干研究已经在交替聚酮和聚(芳醚酮酮)中识别出这些结晶结构，如Cheng,Z.D.等人，“聚(芳醚酮酮)的多晶型现象与晶体结构识别”（Polymorphism and crystal structure identification in poly(aryl ether ketone ketone)s），Macromol.Chem Phys.[大分子化学物理]197,185-213（1996）；和Klop.E.A.等人，“通过X射线衍射和量热法研究在交替聚酮中的多晶型现象”（Polymorphism in Alternating Polyketones Studied by X-ray Diffraction and Calorimetry），Journal of Polymer Science：Part B：Polymer Physics[聚合物化学杂志，部分B：聚合物物理],Vol.33,315-326（1995）。

已知退火在许多半晶质聚合物中用于促进结晶度的发展。这些工艺用在聚合物和金属物品的聚合物加工和成型后处理中。典型的退火工艺将材料保持在聚合物的玻璃化转变以上。这些处理会增加结晶度，但可能无法充分发挥结晶度的潜在水平，并且将不会促进晶体-晶体变换。

美国专利申请号2008/0258330描述了一种用于聚芳醚酮（PAEK）粉末的典型的退火工艺。据认为，此工艺不提供具有窄熔点范围的高度结晶材料的优势。所描述的工艺以一种典型的方式“比Tg高20°C或以上”退火，表明退火工艺的温度应比该粉末的熔点低30°C。

我们已经发现，在高于一种或多种较低熔融晶型的熔点且低于最高结晶熔点的温度下热处理半晶质或可结晶的多晶型聚合物，产生一种最大限度地提高最高熔融晶型的含量的材料-不同于正常的退火工艺。所得的聚合物粉末具有更均匀的熔融范围，并且还具有改进的粉末流动和改进的耐久性。出人意料的是，在一些应用中，如使用聚醚酮酮（PEKK）粉末，相比通过生产后退火发展的结晶度，在该粉末中发展的结晶度在零件制造过程中自始至终被保留并得到改进的物理性能和减少的变形。

附图简要说明

图1是I型聚醚酮酮（PEKK）聚合物的特征X-射线衍射（XRD）图。

图2是II型PEKK聚合物的特征XRD图。

发明简述

本发明涉及热处理多晶型的半晶质或可结晶的聚合物，以便增加和/或最大限度地提高最高熔融晶型的含量，并提高该聚合物的结晶相的熔点，从而使该聚合物粉末对于要求在升高的温度下粉末流动的粉末颗粒尺寸的应用，具有一致的、均匀的熔融范围、改进的流动和改进的耐久性。除了改进的粉末性能，由这种粉末产生的物品在外观和机械性能上还显示出更好的物理性能。

在本发明的一个实施例中，提供一种用于热处理聚合物组合物的方法，该聚合物组合物具有一种或多种多晶型的半晶质或可结晶的聚合物，其中该方法包括至少以下步骤：在低于最高熔融晶型熔点且等于或高于一种或多种其他晶型熔点的温度下热处理该聚合物组合物一段时间，该时间将该聚合物组合物中最高熔融晶型相对于该一种或多种其他晶型的含量增加。

在另一实施例中，提供一种用于热处理聚合物组合物的方法，该聚合物组合物包含能够具有至少两种晶型的一种或多种聚醚酮酮聚合物，其中该方法包括至少以下步骤：在低于最高熔融晶型熔点且位于或高于一种或多种其他晶型熔融范围的温度下热处理该聚合物组合物一段时间，该时间将该聚合物组合物中最高熔融晶型相对于该一种或多种其他晶型的含量增加。

在又一实施例中，提供一种用于增加I型聚醚酮酮的含量的方法，其中该方法包括至少以下步骤：在位于或高于II型聚醚酮酮的熔融范围且低于I型聚醚酮酮的熔点的温度下热处理一种含有II型聚醚酮酮的聚合物组合物，以增加I型聚醚酮酮相对于II型聚醚酮酮的含量。

本发明还提供了由本发明的方法产生的聚合物粉末组合物，以及由该聚合物粉末组合物形成的物品和涂层。