著色聚合物顆粒及其制備方法和用途技術

本發明專利技術題為“著色聚合物顆粒及其制備方法和用途”。本發明專利技術涉及著色聚合物顆粒，該著色聚合物顆粒可包含熱塑性聚合物和顏料，其中該著色聚合物顆粒中的至少一些著色聚合物顆粒具有根據(a)、(b)、(c)或它們的任何組合所述的形態：(a)該顏料具有包含該熱塑性聚合物的涂層，并且所涂覆的顏料附著到熱塑性聚合物顆粒，(b)該顏料嵌入該熱塑性聚合物顆粒的外表面中，以及(c)該顏料由該熱塑性聚合物顆粒封裝。該著色聚合物顆粒(尤其是高度球形的著色聚合物顆粒)除了別的之外還可用作增材制造的原料。例如，方法可包括：將前述著色聚合物顆粒任選地與其他熱塑性聚合物顆粒組合沉積在表面上；以及一旦沉積，就加熱該顆粒的至少一部分以促進其固結并形成固結體。以促進其固結并形成固結體。以促進其固結并形成固結體。

【技術實現步驟摘要】
著色聚合物顆粒及其制備方法和用途


[0001]本公開涉及包含顏料和熱塑性聚合物的顆粒。所述顆粒稱為著色聚合物顆粒。本公開進一步涉及制備和使用此類著色聚合物顆粒的方法。

技術介紹

[0002]熱塑性聚合物通常用于制造擠出物品，如膜、袋、顆粒和長絲。許多熱塑性聚合物為灰白色的聚合物，其具有耐受高溫和/或低溫而不會喪失物理特性的能力。因此，由熱塑性聚合物形成的物品可用于苛刻應用中，如動力工具、汽車部件、齒輪和器具部件。在一些情況下，應用可能要求熱塑性聚合物制成的部件待著色或具有其他可見標識，如磷光。例如，磷光、彩色圖案或彩色組合可作為防偽措施，用于識別部件。
[0003]由于顏料是顆粒，所以顏料可能難以均勻地混合在熱塑性聚合物中。在均勻摻入顏料尤其重要的情況下的一個應用為快速增長的三維(3D)打印
，也稱為增材制造。盡管3D打印傳統上一直用于快速原型活動，但是該技術越來越多地用于制備商業和工業物品，這些物品可能具有與快速原型完全不同的結構公差和機械公差。
[0004]3D打印通過以下方式操作：將(a)熔融或可凝固材料的小液滴或流或(b)粉末微粒中的任一者沉積在精確沉積位置中以便后續固結成更大物品，該更大物品可具有任何數量的復雜形狀。此類沉積和固結過程通常在計算機的控制下進行以提供更大物品的逐層堆積。在特定示例中，可使用激光在3D打印系統中進行粉末微粒的固結以促進選擇性激光燒結(SLS)。

技術實現思路

[0005]本公開涉及著色聚合物顆粒及制備和使用此類顆粒的方法。本文所述的著色聚合物顆粒(尤其是高度球形的著色聚合物顆粒)除了別的之外還可用作增材制造的原料。此外，視覺特性(例如，顏色、顏色組合、磷光等)可用于識別物品、跟蹤物品、驗證物品和/或確定由著色聚合物顆粒制成的物品的狀態。
[0006]本文公開了組合物，該組合物包含：著色聚合物顆粒，該著色聚合物顆粒包含熱塑性聚合物和具有熔融乳化形態的顏料。
[0007]本文公開了組合物，該組合物包含：著色聚合物顆粒，該著色聚合物顆粒包含熱塑性聚合物和顏料，其中該著色聚合物顆粒中的至少一些著色聚合物顆粒具有根據(a)、(b)、(c)或它們的任何組合所述的形態：(a)該顏料具有包含該熱塑性聚合物的涂層，并且所涂覆的顏料附著到熱塑性聚合物顆粒，(b)該顏料嵌入該熱塑性聚合物顆粒的外表面中，以及(c)該顏料由該熱塑性聚合物顆粒封裝。
[0008]本文公開了方法，該方法包括：將前述著色聚合物顆粒中的任一者或兩者任選地與其他熱塑性聚合物顆粒組合沉積在表面上；以及一旦沉積，就加熱該顆粒的至少一部分以促進其固結并形成固結體。
[0009]本文公開了方法，該方法包括：在大于熱塑性聚合物的熔點或軟化溫度的溫度下
并且以得以將該熱塑性聚合物分散在與該熱塑性聚合物不混溶的載流體中的足夠高的剪切速率混合包含該熱塑性聚合物、該載流體、顏料和任選的乳液穩定劑的混合物；將該混合物冷卻至低于該熱塑性聚合物的該熔點或軟化溫度以形成包含熱塑性聚合物和顏料的著色聚合物顆粒，該顏料具有熔融乳化形態；以及將該著色聚合物顆粒從該載流體分離。
[0010]本文公開了方法，該方法包括：在大于熱塑性聚合物的熔點或軟化溫度的溫度下并且以得以將該熱塑性聚合物分散在與該熱塑性聚合物不混溶的載流體中的足夠高的剪切速率混合包含該熱塑性聚合物、該載流體、顏料和任選的乳液穩定劑的混合物；將該混合物冷卻至低于該熱塑性聚合物的該熔點或軟化溫度以形成包含熱塑性聚合物和顏料的著色聚合物顆粒，其中該著色聚合物顆粒中的至少一些著色聚合物顆粒具有根據(a)、(b)、(c)或它們的任何組合所述的形態：(a)該顏料具有包含該熱塑性聚合物的涂層，并且所涂覆的顏料附著到熱塑性聚合物顆粒，(b)該顏料嵌入該熱塑性聚合物顆粒的外表面中，以及(c)該顏料由該熱塑性聚合物顆粒封裝；以及將該著色聚合物顆粒從該載流體分離。
附圖說明
[0011]包括以下附圖是為了示出實施方案的某些方面，并且不應被視為排他的實施方案。如受益于本公開的本領域技術人員將想到的，所公開的主題能夠在形式和功能上實現相當大的修改、改變、組合和等同物。
[0012]圖1是本公開的非限制性示例方法100的流程圖。
[0013]圖2和圖3分別是樣品1
?
2和樣品1
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3的掃描電鏡圖像，示出了聚合物涂覆的顏料附著到聚合物顆粒的表面。
[0014]圖4和圖5是樣品1
?
2的橫截面掃描電鏡圖像(樣品固定在環氧樹脂中并且在成像前經過低溫切片)，示出了(a)顏料不附著到聚合物顆粒、不嵌入聚合物顆粒中或不由聚合物顆粒封裝，以及(b)顏料嵌入聚合物顆粒的表面中。
[0015]圖6和圖7是樣品3
?
1的掃描電鏡圖像，示出了聚合物涂覆的顏料可能附著到聚合物顆粒的表面。
[0016]圖8和圖9是橫截面掃描電鏡圖像(樣品固定在環氧樹脂中并且在成像前經過低溫切片)，示出了(a)顏料嵌入聚合物顆粒的表面中，以及(b)顏料封裝在聚合物顆粒中。
具體實施方式
[0017]三維(3D)打印(也稱為增材制造)是迅速發展的
盡管3D打印傳統上一直用于快速原型活動，但是該技術越來越多地用于制備商業和工業物品，這些物品可能具有與快速原型完全不同的結構公差和機械公差。
[0018]本公開涉及包含顏料和熱塑性聚合物的聚合物顆粒。所述顆粒稱為著色聚合物顆粒。該著色聚合物顆粒可包括具有根據(a)、(b)、(c)或它們的任何組合所述的形態的顆粒：(a)該顏料具有包含該熱塑性聚合物的涂層，并且所涂覆的顏料附著到熱塑性聚合物顆粒，(b)該顏料嵌入該熱塑性聚合物顆粒的外表面中，以及(c)該顏料由該熱塑性聚合物顆粒封裝。
[0019]本文所述的著色聚合物顆粒(尤其是高度球形的著色聚合物顆粒)除了別的之外還可用作增材制造的原料。此外，顏料賦予的顏色和/或磷光可用于識別物品、跟蹤物品、驗
證物品和/或確定由著色聚合物顆粒制成的物品的狀態。
[0020]定義和測試方法
[0021]如本文所用，術語“不混溶”是指組分的混合物，這些組分在組合時形成在環境壓力和室溫或組分的熔點(如果其在室溫下為固體)下在彼此之中具有小于5重量％溶解度的兩相或更多相。例如，具有10,000g/mol分子量的聚環氧乙烷在室溫下為固體并且具有65℃的熔點。因此，如果在室溫下為液體的材料和所述聚環氧乙烷在65℃下在彼此之中具有小于5重量％溶解度，則所述聚環氧乙烷與所述材料不混溶。
[0022]如本文所用，術語“顏料”是指吸收和/或折射紫外光或可見光的顆粒。
[0023]如本文所用，術語“磷光”及其語法變型是指在移除激發因素(例如，廣譜光、紫外波長的光、特定波長的光等)之后持續至少10納秒的發光現象。
[0024]如本文所用，“磷光顏料”是當暴露于激發因素時將產生磷光的顏料。
[0025]如本文所用，術語“熱塑性聚合物”是指在加熱和冷本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種方法，所述方法包括：將著色聚合物顆粒任選地與其他熱塑性聚合物顆粒組合沉積在表面上，其中所述著色聚合物顆粒包含熱塑性聚合物和顏料，并且其中所述著色聚合物顆粒中的至少一些著色聚合物顆粒具有根據(a)、(b)、(c)或它們的任何組合所述的形態：(a)所述顏料具有包含所述熱塑性聚合物的涂層，并且所涂覆的顏料附著到熱塑性聚合物顆粒，(b)所述顏料嵌入所述熱塑性聚合物顆粒的外表面中，以及(c)所述顏料由所述熱塑性聚合物顆粒封裝；以及一旦沉積，就加熱所述顆粒的至少一部分以促進其固結并形成固結體。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述形態包括(a)，并且所述顏料上的所述涂層具有乳液穩定劑涂層。3.根據權利要求1所述的方法，所述方法還包括將著色聚合物顆粒與所述顏料組合沉積在所述表面上，所述顏料具有包含所述熱塑性聚合物的涂層并且不附著到熱塑性聚合物顆粒、不嵌入熱塑性聚合物顆粒中或不由熱塑性聚合物顆粒封裝。4.根據權利要求3所述的方法，其中所述顏料的所述涂層具有乳液穩定劑涂層。5.根據權利要求1所述的方法，其中所述著色聚合物顆粒具有約0.90至約1.0的圓度。6.根據權利要求1所述的方法，其中所述著色聚合物顆粒具有涂覆所述著色聚合物顆粒的外表面的至少一部分的乳液穩定劑。7.根據權利要求6所述的方法，其中所述乳液穩定劑包含納米顆粒，并且所述納米顆粒，并且其中所述乳液穩定劑中的至少一些乳液穩定劑嵌入所述著色聚合物顆粒的所述外表面中。8.根據權利要求6所述的方法，其中所述著色聚合物顆粒中的至少一些著色聚合物顆粒具有空隙，所述空隙在空隙/聚合物界面處包含所述乳液穩定劑。9.根據權利要求8所述的方法，其中所述乳液穩定劑包含納米顆粒并且所述納米顆粒嵌入所述空隙/聚合物界面中。10.根據權利要求8所述的方法，其中所述空隙包含載流體。11.一種組合物，所述組合物包含：著色聚合物顆粒，所述著色聚合物顆粒包含熱塑性聚合物和顏料，并且其中所述著色聚合物顆粒中的至少一些著色聚合物顆粒具有根據(a)、(b)、(c)或它們的任何組合所述的形態：(a)所述顏料具有包含所述熱塑性聚合物的涂層，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S，
申請(專利權)人：施樂公司，
類型：發明
國別省市：