[发明专利]聚合物粉末及其制备方法

说明书

本发明提供了一种适用于针对打印三维物体进行的激光烧结的粉末组合物。该粉末组合物包括具有颗粒群体的聚芳基醚酮(PAEK)粉末。颗粒群体具有平均直径D50。组合物包括具有平均长度L50的碳纤维群体。L50大于D50。颗粒为基本上非球形的。经由高强度混合将一部分碳纤维包埋进颗粒中。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年1月15日提交的美国临时申请号62/446,470、2017年1月15日提交的美国临时申请号62/446,460；2017年1月15日提交的美国临时申请号62/446,462；和2017年1月15日提交的美国临时申请号62/446,464的权益。这些在先申请的内容全部并入本申请以作参考。

技术领域

本申请总地涉及增材制造(additive manufacturing)科技和技术，更具体地涉及用于选择性激光烧结(“SLS”或“LS”)的聚醚醚酮(“PEKK”)组合物、制备PEKK组合物的方法、和使用PEKK粉末增材制造物体的方法。

背景技术

已知使用增材制造科技和技术连同精细聚合物粉末来制造应用于各个行业(例如，航空航天，工业，医药等)的高性能产品。

SLS是使用来自激光的电磁辐射来选择性地使平均直径通常为25至150μm的粉末材料熔化成所需3-D物体的增材制造技术。激光如下使粉末材料选择性地熔化：将从所需物体的3-D数字描述产生的横截面层扫描到粉末材料床的顶层上。在扫描了横截面层之后，使粉末床在z轴方向上降低一个层厚度，将新的粉末材料顶层施用于粉末床，重新扫描粉末床。重复该方法，直到完成物体。当完成时，在未熔化的粉末材料的“饼”中使物体成形。从饼中提取出成形的物体。可以将来自饼的粉末材料回收、筛分、并用于后续的SLS方法。

PEKK粉末在SLS方法中是特别有用的，因为已经从PEKK粉末制造的物体的特征在于低可燃性、良好的生物相容性、和高的耐水解性和耐辐射性。在升高温度的耐热性以及耐化学性使PEKK粉末区别于普通塑料粉末。

SLS机器通常将置于粉末床上的PEKK粉末预加热至接近于粉末熔点的温度。预加热PEKK粉末使得激光较易将PEKK粉末的温度升至熔化点，并抑制在冷却过程中成形的物体出现不需要的变形。预加热PEKK粉末的技术讨论于，例如，2014年8月29日提交的美国专利申请号14/472,817中。

对于经由SLS使用下述PEKK粉末制造物体的需求在不断增长，所述PEKK粉末具有改善的强度(例如，在z轴方向上的改善的拉伸强度)、改善的形状精度、且具有较少结构缺陷或不具有结构缺陷(例如，由于不适当熔化层带来的缺陷)。本发明的方面涉及这些和其它问题。

发明内容

本申请陈述的需要以及进一步和其它需要和优势由本发明教导解决，其说明以下描述的解决方案和优势。

本发明教导的目的是改进以上与现有技术选择性激光烧结方法相关的缺点和问题。

本发明一个方面在于适用于针对打印三维物体进行的激光烧结的粉末组合物。粉末组合物包括具有颗粒群体的聚芳基醚酮(PAEK)粉末。颗粒群体具有平均直径D50。组合物包括具有平均长度L50的碳纤维群体。L50大于D50。

再在本发明进一步的实施方式中，PAEK粉末包括聚醚酮酮(PEKK)颗粒。

再在本发明进一步的实施方式中，PEKK颗粒为基本上非球形的。

再在本发明进一步的实施方式中，碳纤维群体的至少一部分至少部分包埋在PAEK粉末的颗粒群体中。

再在本发明进一步的实施方式中，D50为60至70μm。

再在本发明进一步的实施方式中，L50为70至90μm。

再在本发明进一步的实施方式中，D50为63至67μm。