[发明专利]PEEK-PEoEK共聚物粉末和制备该粉末的方法

说明书

本发明总体上涉及一种包含PEEK‑PEoEK共聚物的粉末，其中该PEEK‑PEoEK共聚物具有摩尔比R_PEEK/R_PEoEK范围从95/5至5/95的R_PEEK和R_PEoEK重复单元。本发明还涉及一种制备该粉末的方法，以及该粉末用于涂覆、压缩模制的用途和制备三维(3D)物体。

相关申请

本申请要求于2019年7月1日提交的美国临时申请US 62/869099以及2019年8月20日提交的欧洲专利申请EP 19192604.7的优先权，出于所有目的将这些申请的全部内容通过援引并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种包含PEEK-PEoEK共聚物的粉末。本发明还涉及一种制备该粉末的方法，以及该粉末用于涂覆、压缩模制的用途和制备三维(3D)物体。本文描述的共聚物总体上使得其具有摩尔比R_PEEK/R_PEoEK范围从95/5至5/95的R_PEEK和R_PEoEK重复单元。

背景技术

增材制造系统用于从用计算机辅助设计(CAD)建模软件创建的数字蓝图打印或以其他方式构建3D物体。作为可用的增材制造技术之一的选择性激光烧结(“SLS”)使用来自激光的电磁辐射将粉末状材料熔合成块。激光通过在粉末床的表面上扫描由物体的数字蓝图生成的截面选择性地熔合粉末状材料。在扫描截面之后，粉末床降低一个层的厚度，施加新的材料层，并且重新扫描该床。在顶部粉末层中的聚合物颗粒的局部完全聚结以及与先前的烧结层的粘合是必须的。重复此过程直到完成物体。

在SLS打印机的粉末床中，通常将粉末状材料预加热至接近树脂的熔点(Tm)的加工温度。对于半结晶聚合物，在打印期间应至少对于若干个烧结层尽可能久地抑制结晶(Tc)。因此，必须将加工温度精确调节在半结晶聚合物的熔融温度(Tm)与结晶温度(Tc)之间，也称为“烧结窗口”。粉末的预加热使得对于激光而言更容易将未熔合的粉末层的选定区域的温度升高至熔点。激光引起仅在由输入信息指定的位置处的粉末的熔合。典型地基于使用的聚合物并且为了避免聚合物降解来选择激光能量暴露。

当该过程完成时，将未熔合的粉末从3D物体上除去，并且可以将其再循环并且再用于后续的SLS工艺中。

通过激光烧结生产制品可能花费长的时间，对于某些制品或零件超过16小时。这意味着粉末材料在SLS打印机的粉末床中经受高温持续延长的时间段(称为热老化)。这可能以其不再可再循环的方式不可逆地影响聚合物材料。不仅聚合物的化学性质因热老化而改变，而且聚合物材料的机械特性(如其韧性)也因热老化而改变。

聚(芳基醚酮)聚合物(PAEK)，如聚(醚醚酮)聚合物(PEEK)，因其高温性能和优异的耐化学性而众所周知。文献中已经描述了它们用于制备3D物体/制品/零件的用途。对于一些半结晶聚合物，如聚(醚醚酮)(PEEK)，加工温度过高，导致降解和/或交联，这不利地影响SLS可加工性和再循环。因此，SLS工艺的潜力受到针对该工艺优化的材料的有限数量的限制。

加工PEEK所需的高温也是某些领域如电线涂层和移动电子设备的限制因素。高温可能不可逆地使待涂覆的金属表面降解。这对铜来说尤其如此。此外，对于用于其中聚合物与金属接触的领域，PEEK对金属的粘附性差或不足。

PEEK-PEDEK共聚物，其包含具有下式的PEDEK单元：-Ph-Ph-O-Ph-C(O)-Ph-，其中-Ph-是1,4-亚苯基单元，并且包含大于65％的具有式-Ph’-O-Ph’-C(O)-Ph’-O-的PEEK单元，其中-Ph’-是1,4-亚苯基，展现出较低的熔融温度，但其机械特性不如PEEK好。WO 2015/124903(威格斯公司(Victrex))总体上描述了使用基于粉末的增材制造系统(例如SLS)使用此类共聚物来制备成型制品。