[发明专利]包含碳纳米材料接枝聚氨酯的球形颗粒及其制备方法和用途

说明书

一种形成高度球形碳纳米材料接枝聚氨酯(CNM‑g‑聚氨酯)颗粒的非限制性示例方法可包括：混合混合物，该混合物包含：(a)碳纳米材料接枝聚氨酯(CNM‑g‑聚氨酯)，其中CNM‑g‑聚氨酯颗粒包含：接枝到碳纳米材料的聚氨酯，(b)与CNM‑g‑聚氨酯的聚氨酯不混溶的载流体，任选地(c)未接枝到CNM的热塑性聚合物，以及任选地(d)乳液稳定剂，该混合在大于CNM‑g‑聚氨酯的聚氨酯和热塑性聚合物(当包含时)的熔点或软化温度的温度下并在足够高以将CNM‑g‑聚氨酯分散在载流体中的剪切速率下进行；将混合物冷却到低于熔点或软化温度以形成CNM‑g‑聚氨酯颗粒；以及将CNM‑g‑聚氨酯颗粒从载流体分离。

技术领域

本公开涉及高度球形颗粒，该高度球形颗粒包含碳纳米材料接枝聚氨酯(CNM-g-聚氨酯)。本公开还涉及此类颗粒(在本文中也称为CNM-g-聚氨酯颗粒)的组合物、合成方法和应用。

背景技术

热塑性聚合物通常用于制备挤出物品，如膜、袋、颗粒和长丝。热塑性聚合物的一个示例为聚氨酯。聚氨酯具有承受高温或低温而不损失物理性质的能力。聚氨酯是结合了橡胶的柔韧性与韧性和耐久性的高性能弹性体材料。它们在汽车(例如，座椅、扶手、头枕、釉面挡风玻璃和窗户)、医疗(例如，导管、通用管道、医院病床、外科手术盖布、伤口敷料、注射成型装置、医疗植入物、医疗装置)、粘合剂、密封剂、过滤器、鞋类部件、线护套、防护服装、计算机部件、航空航天部件和零件中具有许多应用。热塑性弹性体是具有结晶“硬”链段和无定形“软”链段的共聚物。聚氨酯是通过异氰酸酯、多元醇和扩链剂的聚合制备的热塑性弹性体。软链段通常是具有低玻璃化转变温度的赋予聚合物材料柔性的多元醇。硬链段通常是具有扩链剂的提供韧性的氨基甲酸酯。

因此，由热塑性聚合物诸如聚氨酯形成的物品可用于高要求应用中，如动力工具、汽车部件、齿轮和器具部件。三维(3D)打印(也称为增材制造)被越来越多地用于生产此类物品。选择性激光烧结已经使得能够从各种材料直接制造高分辨率和尺寸精度的三维物品，这些材料包括聚苯乙烯、尼龙、其他塑料和复合材料，诸如聚合物涂覆金属和陶瓷。

由于聚氨酯的流动性质、比其他聚合物更低的成本以及理想的烧结窗口，聚氨酯是增材制造中最常用的聚合物之一。然而，通过增材制造生产的物品中所需的物理性质可能超出了聚氨酯的物理性质。对可将聚氨酯-碳纳米材料复合材料制造成物品所借助的方法进行扩展将进一步扩展聚合物复合材料工业。

发明内容

本公开涉及高度球形颗粒，该高度球形颗粒包含CNM-g-聚氨酯。本公开还涉及此类CNM-g-聚氨酯颗粒的组合物、合成方法和应用。

本文公开了选择性激光烧结的方法，该方法包括：将CNM-g-聚氨酯颗粒任选地结合其他热塑性聚合物颗粒一起沉积到表面上，其中CNM-g-聚氨酯颗粒包含接枝到碳纳米材料(CNM)的聚氨酯；以及一旦沉积，就将CNM-g-聚氨酯颗粒的至少一部分暴露于激光以融合其聚合物颗粒并且通过选择性激光烧结形成固结体。

本文公开了方法，该方法包括：混合混合物，该混合物包含：(a)碳纳米材料接枝聚氨酯(CNM-g-聚氨酯)，其中CNM-g-聚氨酯颗粒包含：接枝到碳纳米材料的聚氨酯，(b)与CNM-g-聚氨酯的聚氨酯不混溶的载流体，任选地(c)未接枝到CNM的热塑性聚合物，以及任选地(d)乳液稳定剂，该混合在大于CNM-g-聚氨酯的聚氨酯和热塑性聚合物(当包含时)的熔点或软化温度的温度下并在足够高以将CNM-g-聚氨酯分散在载流体中的剪切速率下进行；将混合物冷却到低于熔点或软化温度以形成CNM-g-聚氨酯颗粒；以及将CNM-g-聚氨酯颗粒从载流体分离。

附图说明

包括以下附图是为了示出实施方案的某些方面，并且不应被视为排他的实施方案。如受益于本公开的本领域技术人员将想到的，所公开的主题能够在形式和功能上实现相当大的修改、改变、组合和等同物。

图1为本公开的非限制性示例方法的流程图。

图2为碳纳米材料接枝的聚氨酯的扫描电子显微镜(SEM)横截面图像。