[发明专利]半结晶聚(芳醚酮)共聚物

说明书

本文描述了将2‑苯并咪唑啉酮和对苯二酚作为共聚单体单元与4,4’‑二卤代二苯甲酮结合的半结晶聚(芳醚酮)共聚物的组合物和方法，以及将2‑苯并咪唑啉酮和对苯二酚作为共聚单体单元与1,4‑双(4‑二卤代苯甲酰基)苯结合的半结晶聚(芳醚酮)共聚物的组合物和方法。这些共聚物具有有利的性能，特别是在其玻璃化转变温度(T_g)、熔体结晶温度(T_c)、熔融温度(T_m)、结晶度和耐化学性方面。这些共聚物适用于通过注塑、挤出、压塑、热成型和增材制造来制造高温和耐化学性模塑系统以及其他制品。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年6月9日提交的美国临时专利申请序列号63/036,742的优先权，该申请通过引用完整并入，就好像完全陈述一样。

关于联邦政府赞助的研究或开发的声明

不适用

联合研究协议各方的名称

不适用

对“序列表”、表格或计算机程序的引用

不适用

关于发明人或共同发明人的事先披露的声明。

不适用

发明领域

本发明总体上涉及熔融温度较低、结晶温度较低、玻璃化转变温度较高的半结晶聚(芳醚酮)共聚物组合物，涉及制备此类半结晶聚(芳醚酮)共聚物的方法，以及通过增材制造或3D打印、注塑、挤出和热成型而制备的此类半结晶聚(芳醚酮)共聚物的成形制品，以及包含此类半结晶聚(芳醚酮)共聚物的热塑性复合材料。

发明背景

本发明总体上涉及熔融温度较低、结晶温度较低、玻璃化转变温度较高的半结晶聚(芳醚酮)共聚物组合物，涉及制备此类半结晶聚(芳醚酮)共聚物的方法，以及通过增材制造或3D打印、注塑、挤出、压塑、滚塑和热成型而制备的此类半结晶聚(芳醚酮)共聚物的成形制品，以及包含此类半结晶聚(芳醚酮)共聚物的热塑性复合材料。

聚(芳醚酮)聚合物(PAEK)，如聚(醚醚酮)(PEEK)、聚(醚酮)(PEK)和聚(醚酮酮)(PEKK)聚合物，以其高温性能、优异的耐化学性、固有的阻燃性、低烟毒、高强度和低重量而闻名。PAEK已广泛应用于石油和天然气生产、电子元件、工业和汽车以及医疗设备等各种要求苛刻的应用。然而，由于其高熔融温度(T_m)和高结晶温度，其加工温度需要更昂贵的能源密集型加工。它们的高熔融温度(T_m)也可能导致聚合物在加工过程中不稳定，特别是当聚合物必须长时间保持在高于或略低于其熔融温度的温度时。此类应用的实例包括增材制造(AM)，也称为3D打印，粉末涂料和连续纤维增强热塑性复合材料。

可以利用增材制造的优势来降低成本，缩短上市时间，并能够生产出过于复杂而无法使用传统方法制造的零件。增材制造包括长丝熔融(FF)和激光烧结(LS)。随着增材制造的出现，人们最初期望这种工艺和材料PAEK的结合有可能创造出新的轻质的、生物启发(bio-inspired)的坚固部件，其可以满足提高燃油效率、简化制造和长期可靠性的目标，以用于电子、医疗和汽车行业。

目前市场上的PEEK现有材料，如Victrex PEEK 450和Victrex PEEK 150，虽然用于一些增材制造应用，但被设计用于传统的制造方法，如挤出、注塑和机加工。PEEK材料的玻璃化转变温度(T_g)通常为143℃，熔体结晶温度(T_c)为285至290℃，熔融温度(T_m)为343℃。由于其高的熔融温度，PEEK通常在380至400℃下加工。由于其高的熔体结晶温度，注塑通常使用模具温度至少为180℃的热模具进行，并且需要高度专业化和昂贵的模塑工具。