TW201111146A - Method of forming an article from non-melt processible polymers and articles formed thereby - Google Patents

Description

201111146 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 少取3小可熔融加工的聚合物 本揭露總體上涉

« "U 的 物品的方法以及含不可溶融加工的聚合物的物品 【先前技術】 當使用缺乏熔體枯度或具有高熔體點度的合成樹脂 時’不能使用將熱塑性聚合物形成物品的常規溶融加工技 術。相反’典型地是將此類不可溶融加工的聚合物藉由向 粉末施加壓力而洗注進入成型的物品中。常用技術包括直 接成型、熱壓縮模製、以及等靜壓壓製。等靜壓壓製係用 在高要求的應用中，因為它提供了個向同性的特性。 常規的等靜壓壓製技術包括將一種聚合物材料包封在 -種封裝劑中、之後是在該包膠囊過的聚合物㈣上施加 等靜壓力。例如，在冷等靜壓壓製（Clp )的情況下，可以 將一種聚合物材料放置在一個抽空的橡膠袋中並隨後使其 經受外部的等靜壓力《常規的熱等靜壓壓製（Ηιρ)技術包 括將一種聚合物材料包封在一個金屬容器中（日本專利號 JP6.3281809A)或者包括浸沒在一種低熔融的合金中（加拿 大專利號CA890515A)或者玻璃中，之後是施加等靜壓力。 在-個腿過程的情況下’也將該包膠囊過的聚合物材料 加熱。 物 此類壓製技術通常產生廢棄物，如來自封裝劑的廢棄 在浸沒技術的情況下，附加的化學處理以及物品清潔 201111146 工的聚合物的改進的加工技 產生了化學廢棄物以及另外的加工步驟兩者 照這樣，用於不可熔融加 術將是令人希望的。 【發明内容】 在一示例性實施方式中，—楚 專靜壓壓製過程包括預成 型一生坯零部件，之後是不利 用封裝劑的一個熱等靜壓 (HIP )過程。一種封裝劑被 心我為覆蓋暴露於HIP的物品 的一個障礙層。在一個實例. °° I坍中，利用一種壓縮技術將一個 物品形成為一生坯體。例如， J以將该生坯壓縮至不大於 8%的孔隙率。孔隙率定義為 、 我马叶舁的與理論的密度之間的百 分比差。一個生坯零部件或峰 — 义生达疋義為已經過冷壓的一個 零部件。使該生坯體經受一個 ,.χ ( 過程，如在至少3 ksia 的壓力下。在該HIP過程之箭 * , 磓桎之别，可以使該生坯體在升高的 溫度下在一惰性氣氛中經受一 個燒結過程。可以將得到的 熱處理過的坯體進行冷卻以 〜战遑物。〇或者可以將其進行 進一步加工，如藉由將該坯 - 體進仃機加工或者藉由將該本 體附連至其他部件上以形成兮 取μ物αο。特別地，該物品具有 所希望的密度以及改進的機械特性。 斤在f施方式中’該方法可以利用聚合物材料進行， 如氟聚合物、聚醯胺、聚芳 万》胺、聚醯亞胺、聚醯胺醢亞 聚-曰聚_聚越g同、聚芳喊酮、聚硬、聚趟硬、聚 苯喊、聚苯硫_、㈣樹脂、二稀烴彈性體、聚苯并㈣、 聚笨并Ή、聚亞笨甲酿基笨…、熱塑性聚胺基甲酸 4 201111146 酯、一種苯乙烯的共聚物、或它們的任何共混物或組合。 具體地說，該聚合物材料包括一種聚醯亞胺、一種聚芳醯 胺、聚笨并咪唑類、聚苯并噁唑類、聚亞苯甲醯基苯并咪 唑、氟聚合物、聚芳醚酮、一種聚酯或它們的任何組合。 一種示例性的聚醢胺包括尼龍6、尼龍6,6、尼龍丨i、 尼龍12、或它們的任何組合。一種示例性聚芳醚酮可以包 括聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚醚酮酮、或它們的任何組合。 在一個具體實例中’該聚芳醚酮可以包括聚醚醚酮 (PEEK )» —種示例性的笨乙烯的聚合物包括一種具有至 少一個聚苯乙烯嵌段的聚合物，如聚笨乙稀或丙稀腈丁二 浠本乙烯共聚物（AB S )、或它們的任何組合。一種示例 性紛搭樹脂包括一種可溶盼酿樹脂或一種盼酸清漆樹脂。 一種示例性的氟聚合物包括：氟化的乙烯丙烯（FEp ); 聚四氟乙烯（PTFE);聚偏二氟乙烯（PVDF );全氟燒氧 基（PFA);四氟乙烯、六氟丙烯以及偏二氟乙烯的一種 二聚物（THV)，.聚氣三氟J乙稀（PCTFE);乙稀-四氟^乙 烯共聚物（ETFE);乙烯-氯三氟乙烯共聚物（ECTFE); 乙烯、六氟丙烯、以及四氟乙烯的一種三聚物；或者它們 的任何組合。 在一另外的實例中，該聚合物係一種聚酯，如聚對苯 二曱酸乙二酯。在另一個實例中，該聚酯係一種液晶聚合 物。一種示例性的液晶聚合物包括芳香族聚酯聚合物，如 在商品名 XYDAR® (Amoco) 、VECTRA® (Hoechst Celanese) 、 SUMIKO SUPER™ (Sumitomo Chemical)、 201111146 EKONOLtm (Saint-Gobain)

DuPont Hxtm ZENITE™ (El

DuPont de Nemours)， (Unitika)、GRANLARTM ((3]：__〇下可得到 它們的任何組合。 或 DuPont RODRUN™ 的那些，或 在一具體實例中，該方法可以利用聚合物材料、如不 可熔融加工的聚合物來進行…不可熔融加工的聚合物可 以具有不大於0.01 g/10 min的熔體流動指《（刪）值。 MFI被定義為歸因於對於所測試的聚合物而言獨特的壓 力，一種聚合物在10分鐘内流動穿過一個特定直徑和長度 的毛細管的以克為單位的重量。該試驗描述在astm D丨238 中。可替代地，該不可熔融加工的聚合物可以不展現出一 溶體枯度。-種示例性的不可㈣加卫的聚合物可以包括 一種聚醯亞胺、一種聚芳醯胺、聚苯并咪唑類、聚笨并噁 唑、聚亞苯甲醯基苯并咪唑、氟聚合物、聚芳醚酮、或它 們的任何組合。一種示例性的氟聚合物包括聚四氟乙烯。 具體地’ s玄聚合物可以包括聚醯亞胺。一種示例性的 聚酿亞胺包括由一種二胺與一種二酐的聚醯胺酸產物的醯 亞胺化反應形成的一種聚酿亞胺。一種示例性的二胺包 括.二胺基二苯鱗（0DA ) 、4,4'-二胺基二笨丙烧、4,4'- 二胺基二苯曱烷、4,4'-二胺基二苯胺、聯笨胺、4,4，-二胺 基二苯基硫化物、4,4’-二胺基二苯基砜、3,3，-二胺基二苯 基砜、4,4’-二胺基二笨基醚、雙·（4·胺基笨基二乙基矽 烷、雙-(4-胺基苯基）_苯膦氧化物、雙-(4-胺基苯基）_Ν_曱 胺、1，5-二胺基萘、3,3，-二曱基·4,4，_二胺基聯苯、3,3，-二 6 201111146 甲氧基聯苯胺、1，4-雙_(p-胺基苯乙基）-苯、1，3-雙-(p-胺基 苯乙基）-苯、間苯二胺（MPD)、對苯二胺（PPD)、或它 們的任何混合物。在一個具體實例中，該二胺係二胺基二 苯醚（ODA)，如3,4，-二胺基二苯醚或4,4’二胺基二苯醚。 具體地，該ODA可以是4,4，-二胺基二苯醚。在另一個實 例中，該二胺係間苯二胺（MPD )、對苯二胺（PPD )、 或它們的任何組合。 一種實例的二酐包括：均苯四酸二酐（PMDA)、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3，,4,4，-聯苯四羧酸二酐、1，2,5,6-萘四羧 酸二酐、2,2，，3,3，-聯笨四羧酸二酐、2,2-雙-(3,4-二羧基苯 基）-丙烷二酐、雙-(3,4-二羧基苯基）-颯二酐、雙-(3,4-二羧 基笨基）-醚二酐、2,2-雙-(2,3-二羧基苯基）-丙烷二酐、1,1-雙-(2,3-二羧基苯基）-乙烷二酐、1，1-雙-(3,4-二羧基苯基）· 乙烷二酐、雙-(2,3-二羧基苯基）-曱烷二酐 '雙_(3,4-二羧基 苯基）-曱烧二酐、3,4,3',4'-二苯曱酮四羧酸二酐、或它們的 任何混合物。在一個具體實例中，該二酐係均苯四酸二酐 (PMD A )。在另一個實例中，該二酐係二笨曱酮四缓酸二 酐（BTDA)或聯苯四羧酸二酐（bpdA)。 在一具體實例中，該聚醯亞胺係不可熔融加工的。例 如’該聚醮亞胺可以由含PMDA與ODA的反應物的聚醯胺 酸產物形成。 另外，該聚合物材料可以包括分散在一種母體聚合物 中的一填充劑。該母體聚合物形成了 一個連續的相，該填 充劑分散在該相中。一種示例性填充劑可以包括一種有機 201111146 填充劑如一聚合物填充劑、或一種無機填充劑如一種陶瓷 填充劑、或-種金屬填充劑、或它們的任意組合。該填充 劑可以疋一固體潤滑劑、一種陶瓷或礦物填充劑、—聚合 物填充劑、-種纖維填充劑、一種金屬微粒填充劑、或鹽 類或它們的任何組合。一種示例性的固體潤滑劑包括·聚 四敦乙烯、二硫化翻、二硫化鶴、石墨、單層石墨、膨服 I墨、氮化爛、滑石、1化約、氣化錦、或它們的任何組 合。-種示例性的陶瓷或礦物包括：氧化鋁、矽石、二氧 化鈦、氟化鈣、氮化硼、雲母、矽灰石、碳化矽、氮化矽、 氧化锆、碳黑、顏料類、或它們的任何組合。一種示例性 的聚合物填充劑包括聚酼亞胺、液晶聚合物如伙—⑧聚 醋、聚苯并味。坐、聚四氣乙稀、聚__、以上w㈣ 合物中任何-種、或它們的任何組合…種示例性的纖維 包括：尼龍纖維、玻璃纖維、碳纖維、聚丙稀腈纖維、聚 芳醯胺纖維、聚四氟乙稀纖維、玄武岩纖維、石墨纖維、 陶究纖維、或它們的任何組合。示例性的金屬包括青銅、 種磷酸鹽、或它們的任何組 銅、不油、或它們的任何組合。_種示例性的鹽包括. 一種硫酸鹽、一種疏化物、 合 在加工之前，該聚合物材料可以處於粉末的形式。該 粉末可以具有纟1微米至500微米的範圍内的平均細微性 (初級顆粒）。另外’該聚合物材料具有所希望的表面積， 如在5 m2/g至200 m2/g的範圍内。仓丨 „ 固内例如，該粉末聚合物材 的表面積可以為至少1〇,，如在3—至12 — 8 201111146 的範圍内。 ，在-貫例中，可以使用—種壓縮技術將該聚合物材料 形成一生㈣。例如’可以將該聚合物材料進行壓力模製， 如冷壓縮進一模具中。在另一 瓦彳】甲可以在一種封裝劑 的存在下將該部件進行冷等靜壓壓製。在—另外的實例 中’可以將該聚合物的材料進行RAM擠出，其中藉由往復 柱塞來增加地填充該聚合物材料以形成該生述體。在一另 外的實例中，可以將該聚合物材料模壓成所希望的形狀。 模壓包括將-粉末壓製進—具有形狀的模具中。具體地， 員H垔地疋在低於該聚合物材料的熔點的溫度下進 行。例如，該溫度可以是小於3〇〇〇c，如小於i〇〇〇C、小於 5〇〇c、$者甚至不大於3〇〇c或大約是室溫。 在-具體實例中，該生堪體的孔隙率可以是相對於理 論值不大於8%，如不大於65%。例如，該孔隙率可以在 3 %至8 %的範圍内，上士 ，c 0/ 如在3.5/ό至8%的範圍内、在3.5%至 6.5/〇的紅圍内、或甚至在5 %至6.5 %的範圍内。 在一個實施方+ _ , 貝ϋ万式中中，該方法在形成該生坯體之後但 是在HIP之前i 括k結，使該生坯體經受燒結以形成一燒 =體。，結包括在1性氣氛中在或低於大氣壓力下加熱 個樣时在一實例中，燒結係在一惰性氣氛中進行。例 如，燒結可以在一鍤ω &产 種h性軋體如氮氣或一稀有氣體的存在 下進灯Λ·體地’一稀有氣體可以包括氦氣或氬氣。在一 個實例中’燒結係在至少i〇〇〇c的溫度下進行。例如，燒 結溫度可以是在200〇C至500°C的範圍内、如在2〇〇〇c至 201111146 450°C的範圍内。該燒結可以在—個壓力 坚刀下進仃，如在從〇 至1.5 ksi範圍内的壓力下；或者可以在真咖 兴工卜進订。該燒 結可以進行至少1小時的時間段。例如，燒結可以進行至 少2小時的時間段，如至少3小時的時間段、或甚至至少 4小時。在一實例中，燒結可以進行不超過48小時的時間 段，如不超過24小時。 使一個生迷或燒結體經受HIP過程。例如，可以使用 HIP不利用封裝劑對一生坯或燒結體進行進—步加工。熱 等靜壓壓製（HIP)包括在具有的壓力大於大氣壓的環境： 加熱一物品，在此也稱為等壓熱處理。具體地，目前的Η” 過程向缺乏中間封裝劑的坯體直接提供了等靜壓力。該Η” 過程可以在至少3 ksi、如至少5 ksi的壓力下進行。例如， 該壓力可以為至少1〇 ksi，如在1〇 ksi至3〇 ksi的範圍内。 另外，該HIP過程可以在至少2〇〇〇c的溫度下進行。例如， 該溫度可以在200。(：至500。(：的範圍内，如在2〇〇〇c至 450°C的範圍内。在一個具體實例中，該Ηιρ過程可以在 高於該燒結溫度的溫度下進行。可替代地，該HIp過程可 以在近似於該燒結溫度的溫度下、或者在小於該燒結溫度 的溫度下進行。 在一具體實施例中，在該HIP過程之前允許該燒結過 的坯體冷卻，在此稱為“燒結_HIP”過程。例如，在隨後 的HIP過程之前允許該燒結過的坯體冷卻至小於2〇〇。匸的 溫度，如小於150。(：的溫度、小於10(rc：的溫度、或甚至 近似於室溫的溫度。 10 201111146 在一個替代實施方式中，在該HIP過程之前不允許該 燒結過的达體隨後冷卻。例如，當該燒結過的坯體在至少 2〇〇°C的溫度下時’例如在該燒結溫度的i〇〇c以内，可以 向違燒結過的坯體施行熱處理。在一個具體實施例中，燒 結和等靜壓力下的熱處理可以在同一個容器中進行。在這 樣一個實施方式中’可以維持該.燒結溫度並將壓力增大以 進行该HIP過程。在一個另外的實例中’可以將該生坯體 在一個容器内進行燒結並且隨後用一個或多個熱處理在同 一容器中在至少200°C的溫度下以及至少3 ksi的壓力下進 行處理。在一具體實例中，可以在一第一溫度下在近似的 大氣壓下將一生坯體進行燒結、隨後在至少2〇〇〇c的第二 溫度以及至少3 ksi的第二壓力下進行加熱、之後是在至少 200 C的第二溫度以及至少3 ksi的第三壓力下進行一個或 多個隨後的熱處理。可替代地，可以使該生坯體經受該沒 有燒結的HIP過程’在此稱為“ ship”過程。 隨後，可以將該燒結過並且熱處理過的坯體冷卻至室 溫。冷卻能以5°C/min至50°C/min範圍内的速率進行，如 5 C/min至30°C/min範圍内的速率、或i〇〇c/min至 25°C/min範圍内的速率。可替代地，可以將該燒結過的並 且熱處理過的坯體驟冷’如浸泡在一種液體冷卻劑令或者 經受一種氣體冷卻劑。 任選地’可以將得到的聚合物部件進行另外的處理， 如退火。例如，可以在升高的溫度下但是不在壓力下進行 熱處理，持續延長的時間段。具體地，退火係在小於該燒 201111146 結溫度的溫度下進行。在 .^^ 在另一個實例令，退火係在小於該 熱4靜壓壓製溫度的溫 m ^立 又下進仃。退火可以減小應力或者 從遠^合物部件中蒸發 f刀以及揮發性化合物。可以將得 到的坯體進行進_牛a η ㈣步加工，如機加工、用工具加工、磨削、 拋光、或它們的任何組合。 進步，可以將該坯體附連至 其他部件上以形成一物品。 在一種具體方法中，死 了以將一種聚合物粉末以及任選 的添加劑進行模壓以形成— ^ 成*個具有形狀的生坯體。可以使 該具有形狀的生坯體蛵夸兮 避汲又該SHIP過程。例如，可以使該具 有形狀的生述體經受該Shtp Λ 又忑SHIP過程以形成一個網形的部 件’該部件不利於進一步的 遘步的機加工來提供物品輪廓。 產生的s玄物品的聚合物部 1干了以具有所希望的密度以 及機械特性。例如，該物β OD的t 5物部件的孔隙率可以是 不大於4% ’如不大於2 5〇/ 不大於1%、不大於〇 8%、或 甚至不大於〇 · 5 %。且體妯，兮 -體地该聚合物部件可以展現出一種 也、度改變’被定義為相對於用 丁、用相冋的不可熔融加工的聚合 物在相同溫度下形成的一個燒 μ桅t過的物品而言在密度上的 百分比增加，為至少1%，如 ,.^ , ^ 2 · ；> /。、或甚至至少4 〇/0。 在一個實例中，該聚合物 物°卩件在加工之後具有所希望 的孔大小。在一個實例中，兮 〇亥千均孔大小係不大於1.0微 米，如不大於0.5微米、或甚至 王馬υ.2试未，如使用Hg孔 隙率測定法所測量的。 在一個實例中，該聚合物部件可以具有至少14的比 重，如至少⑷、至少κ42、或甚至至少W。此外，該 12 201111146 聚合物部件可以具有至少140MPa的撓曲強度，如至少⑷ MPa、至彡150MPa、甚至至少、152MPa。具體地^聚合 物部件可以展示出一種撓曲性能，被定義為相對于利用相 同的生坯體形成條件以及燒結溫度所形成的一個燒結過= 部件而言在撓曲強度上的百分比增大，為至少5%，如i + 10%。 。 〇至少 以上描述的方法的實施方式提供了所希望的技術優 點。例如，以上描述的方法的實施方式減小了與封裝劑相 關的廢棄物並且由於減少的方法步驟而提高了生產量以及 生產率。實施方式提供了具有改進的密度以及機械特性的 物品。 在一個實例中’以上描述的方法使之能夠形成具有低 枯度並且沒有工具痕的網形物品。例如，可以將生培進行 模壓並且經受一個SHIP過程來形成不用進一步機加工的 網形物品。照這樣，該物品表面的至少一部分沒有工具痕， 如該表面的一個實質部分。具體地，此類方法可以將模具 成型的生坯緻密化到具有至少1 · 4的比重，這單獨使用模 壓是不能實現的。 在一個具體實例中’該聚合物部件的聚合物包括聚酿 亞胺。例如，該聚醯亞胺可以是ODA與PMDA的一種產物。 進一步地，該聚醯亞胺可以具有至少5 m2/g的表面積，如 至少10 m2/g。在一個實例中，該聚醢亞胺可以是一種直接 可形成的聚醯亞胺，如選自從Saint-Gobain Corporation可 得的Meldin 7000系列的一種聚醯亞胺。 13 201111146 在一個實例中，該聚醯亞胺聚合物部件可以具有至少 1·4的比重，如至少1.41、至少1.42、或甚至至少i 43。此 外，該聚合物部件可以具有至少140 MPa的撓曲強度，如 至少145MPa、至少丨5〇MPa、或甚至至少i52MPa。具體 地’該聚合物可以展現出一種撓曲性能，被定義為相對于 利用相同的.生坯體形成條件以及燒結溫度所形成的一個燒 結過的部件而言在撓曲強度上的百分比增大，為至少5%， 如至少10%。 【實施方式】 實例 實例1 使從 Saint-Gobain Corporation 可得的 Meldin 7001 聚 醯亞胺經受冷（室溫）等靜壓壓製（cip)來在10 ksi、15 ksi、20 ksi、或30 ksi下形成多個生坯杆。使該等生坯杆 經受該SHIP過程以生產出SHIP樣品。該SHIP過程係在 一個加熱爐中進行’將溫度增大到400〇C並同時將壓力增 大到15 ksi。將該等樣品在400〇c以及μ ksi下維持！小 時。隨後將該加熱爐減壓並冷卻到室溫。比重值展示在表 1中。 如所展示的’孔隙率對比重具有顯著影響，另外，藉 由一個不利用封裝劑的SHIP過程可以實現具有低枯度 (7%-8% )的一個生坯部分的緻密化，然而，將具有大於 8/ό的孔隙率值的樣品暴露於該SHIP過程並不提供材料密 14 201111146 度上的增大。 表1孔隙率與HIP過程的相關性 樣品編號 CIP 壓力（ksi) 生坯孔隙率（％) SHIP後的比重 1 10 20.4 1.12 2 15 13.7 1.31 3 20 6.5 1.41 4 30 4.8 1.42 實例2 將從 Saint-Gobain Corporation 可得的兩種不同 Meldin 7001聚醯亞胺使用一個單軸壓機在go ksi下冷壓成直徑 1.25英寸且厚度〇·2〇英寸的多個圓盤。該等聚合物樣品具 有相同的組成和分子量，但是具有不同的比表面積。樣品 1和樣品2分別代表具有60 m2/g和90 m2/g的比表面積值 的聚酿亞胺粉末。將一組圓盤在N2氣氛中在400。(：下燒結 4小時。使一組生坯圓盤以及一組燒結過的圓盤在氬氣的 存在下在1 5 ksi和400°C下經受2小時的HIP過程而不利 用封裝劑’以生產多個SHIP以及燒結-HIP樣品。將該HIP 過程之前的材料的密度與該HIP過程之後的密度進行比 較，如表2中所展示的。 15 201111146 表2. 聚酿亞胺樣品的比 重 樣品 孔隙$ ^ (%) ---- 比重 •ρ··, 撓曲強度（MPa) 生坯 燒結過的 燒結-HIP ---- SHIP 燒結-HIP SHIP 1 3.5 4.5 1.40 1.43 134.3 151.4 2 4.0 ------- 5.9 1.38 — _ 1.42 128.3 151.5 將該等聚醯亞胺樣品（盤）機加工成2 x 2 66 x 27 mm 的尺寸，並經t 3點f曲測試以計算出撓曲強度，接近於 ASTM D790。結果在表2中列表顯示。如所展示的，該等 SHIP樣品與燒結過的以及燒結·HIp樣品相比展現出了對 於比重和撓曲強度而言更高的值。該等撓曲強度值比對於 其他等壓模製的PMDA/0DA聚醯亞胺、如Me】· 7〇〇ι (saint-GobainCorp.)或 Vespelsp i (Dup〇nt)所報導的 那些值（報導為約105’至u〇MPa) (Meidin7〇〇〇系 列產品目錄以及Vespel Design Handb〇〇k )相比是更大的。 鑒於不同的不可熔融加工的聚合物可在燒結過程中展 示出密度上的減小，出乎意料地的是使用不含封裝劑的Hip 過程進行的不可熔融加工的聚合物是緻密化。具體地，在 一種氣態環境中、在該氣態環境與該物品或部件之間缺乏 一種中間材料（封裝劑）時進行了一個熱等靜壓壓製過程。 相比之下’現有技術利用了封裝劑。 另外’已經發現該沒有封裝劑的Hip過程在該生坯體 具有8%或更小的孔隙率時是特別有效的。當該生坯具有顯 著大於8%的孔隙率時，觀察到極小的緻密化。然而，當該 16 201111146 生述體具有8。/〇或更小的孔隙率時’該HIP過程可以實現 0.7%或更低的孔隙率，如0.5%或更低。 在一個第一實施方式中’ 一種製備物品的方法包括： 壓縮一聚合物材料以形成一個具有小於8 %的孔隙率的述 體’並且將該坯體在至少3 ksi的壓力下在沒有封裝劑的惰 性氣氛中進行熱等靜壓壓製（HIP )。可以在熱等靜壓壓製 (HIP )之前將該坯體在一惰性氣氛中進行燒結。 在該第一實施方式的一個實例中’壓縮包括模壓。在 該第一實施方式的另—個的實例中，該熱等靜壓壓製（HIp) 係在產生自燒結的熱狀態下的該本體上進行。在另一個實 例中，該燒結以及熱等靜壓壓製（HIp )係在同一個容器中 進仃。该燒結可以在至少2〇〇〇c的溫度下進行，如在2〇〇〇c 至500oC範圍内、或2〇〇〇c至45〇〇c範圍内的溫度下。在 個實例中，該燒結進行了至少、1小時的時間段，如至少 2小時。 實施方式的另一個實例中，該聚合物材料包 括不可炫融加工的聚合物，如一種選自下組的不可熔融 加工的聚合物’該組的構成為：一種聚醯亞胺、一種聚芳 胺聚苯并啼唾類、聚笨并嗯。坐、聚亞苯甲酿基苯并味 上、亂聚合物、平糾, 聚方祕酮 '聚酯或它們的任何組合。在一 個實例中，該不可 加工的聚合物包括聚醯亞胺，如衍 生自ODA和pmda A的—種聚醯亞胺。在一個另外的實例 /該'可熔融加工的聚合物包括-種氟聚合物，如聚四 稀。亥$可炼融加工的聚合物可以具有不大於0,01的 17 201111146 熔體流動指數值。 在個另外的實例中，該聚合物材料具有【微米至i00 微米範圍内的平均細微性。該聚合物可以具有5 m2/g至2〇〇 m2/g範圍内的表面積’如在3〇 m2/g至i2〇 m2/g的範圍 内。在-個實例中，在熱等靜壓壓製之後，該聚合物材料 具有不大於1 ·0微米的平均孔大小。 在-個另外的實例中，該惰性氣氛包括一種選自下組 的惰性氣m的構成為：氮氣、—稀有氣體、或它們 的任何組合。該稀有氣體可以是氦氣或氬氣。 在一個具體實例中，該熱等靜壓壓製（HIP)係在至少 200°C的溫度下進行，如在2〇〇。(：至500。(：範圍内、或者 甚至在200 C至450 〇C的範圍内。該壓力可以是至少5 ksi， 例如至少10 ksi、或者在10 ksi至30 ksi的範圍内。該熱 等靜壓壓製（HIP)可以進行至少30分鐘的時間段，如至 少1小時。該方法可以進一步包括在低於熱等靜壓壓製溫 度的溫度下的退火。該方法可以進一步包括將該坯體冷 卻’遠域體相對於用相同的不可熔融加工的聚合物形成的 一燒結物品而言具有至少1 %的密度改變，如至少2 5 %、 或甚至至少4%。 在一個第二實施方式中’ 一種形成聚合物物品的方法 包括：壓縮一不可溶融加工的聚合物材料以形成一生链 體、在一惰性氣氛中將該生坯體進行燒結以形成一燒結 體、並且在至少3 ksi壓力下的一種沒有封裝劑的惰性氣氛 下將該燒結體進行熱等靜壓壓製（HIP )。該熱等靜壓壓製 18 201111146 (HIP )係在該燒結體上進行，在燒結之後沒有隨後將該燒 結體冷卻。 在該第二實施方式的一個實例中，該壓力為至少5 ksi。忒燒結可以在至少2〇〇〇c的溫度下進行。該熱等靜壓 (HIP )可以在至少2〇〇。匚的溫度下進行。在另一個實例 中，忒不可熔融加工的聚合物具有5 至2〇〇 m2/g範圍 内的表面積。 在一個第二實施方式中’ 一種形成聚合物物品的方法 包括.壓縮一不可熔融加工的聚合物材料以形成一生坯 體、在-惰性氣氛中在至少·。c的燒結溫度下在一個容 器中將該生迷體進行燒結以形成一燒結體、並且在該容器 中少3ksi壓力以及至少2〇〇〇c的熱處理溫度下在一惰 I·生氣氛中將該燒結體進行熱等靜壓壓製（HP)。 在该第三實施方式的—個實例中，該壓力為至少5 kS1 的聚合物材料可具冑5 m2/g至200 m2/g範圍内的表面積。 在-個第四實施方式中，一種物品包括一不可熔融加 工的聚合物。該物品具有至少“的比重以及至少 曲性能》 在》亥第四實施方式的一個實例中，該挽曲性能係至少 二該不可溶融加工的聚合物可以具有不大於 熔 在個另外的實例中，該不可熔融加工的 I &物係選自下纟且& 、‘.種聚醯亞胺、一種聚芳醯胺、聚苯 并味。坐類、平# # π , 聚本并％唑、聚亞苯甲醯基笨并咪唑、氟聚合 19 201111146 物、聚芳蝴酮、聚酯或它們的任何組合。 在該第四實施方式的另一個實例中，該物品相對於用 相同的不可熔融加工的聚合物形成的一燒結物品而言具有 至少1%的密度改變，如至少2 5%、或甚至至少4%。 應注意’並非要求在一般性說明或該等實例中的以上 說明的所有該等活動，也不要求一項特定活動的—個部 分、並且除了所描述的那些之外可以進行一種或多種另外 的活動。仍進一步地，將該等活動列出的順序並不必須是 進行它們的順序。 在以上的說明書中，參照多個具體的實施方式對該等 概念進行了說明。然而，熟習該項技術者應理解無需脫離 如在以下的申請專利範圍中所給出的本發明的範圍即可做 出不同的修改和變化。因此，應該在一種解說性的而非一 種限制性的意義上看待本說明書和附圖，並且所有此類改 變均旨在包括于本發明的範圍之内。 如在此所用的，術語“包括（c〇mprises )，，、‘‘包括 了（ comprising) ” 、 “包含（includes ) ” “ 包含了 (including)” 、‘‘具有（has)” 、“具有了（having)” 或它們的任何其他變形均旨在覆蓋一種非排他性的涵蓋意 義。例如，包括一系列特徵的一種工藝、方法、物品或裝 置並非必須僅限於那些特徵，而是可以包括對於該工藝、 方法、物品或裝置的未明確列出或固有的其他特徵。另外， 除非有相反意義的明確陳述，“或者”指的是一種包含性 的或者而不是一種排他性的或者。例如，條件A或B係藉 20 201111146 由以下的任一c y r ,,, 伸到滿足：A係真（或者存在）且B係 俶C或者不存a、 A ^ 者存在），並且八和係假（或者不存在）且B係真（或 和B均為真（或者存在）。 同樣，俊用“ 種一個/一（ a / an )，’來描述在此所 述的7L件和部件。 圍的一般性竟義。、/ 便並且給出本發明範 一 3 。廷種說法應該被閱讀為包括一個或至少 、*且單數還包括複數、除非它明顯地是另有所指。 的優/對於多個具體的實施方式說明了多種益處、其他 對於門/及對問題的解決方案。然而，該等益處、優點、 對於問喊的解決方銮 何"*項或多項特徵（它們可 U處'優點、對於問題的解決方案發生或 更犬出）不得被解釋為是任何或所有申請專利範圍中的— 個關鍵性的、所要求的、或者必不可少的特徵。 在閱讀本說明書之後’熟習該項技術者將理解為了主 楚起見在多個分離的實施方式的背景下在此描述的某 徵也可以組合在-起而提供在一單一的實施方式I與此 =’為了簡潔起見’在一單一的實施方式的背景中描述 的多個不同特徵還可以分別地或以任何子組合的方式來提 供。另外，所提及的以範圍來說明的數值包括在該範圍之 内的每一個值。 21

Claims (1)

1. 201111146 七、申請專利範圍： 1. 一種製備物品的方法，該方法包括： 壓縮一聚合物材料以形成一具有小於8%的孔隙率的 坯體；並且 在至少3 ksi的壓力下在沒有封裝劑下在一惰性氣氛 中將該坯體進行熱等靜壓壓製（Hip)。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，壓縮包括 模壓。 3 ·如申请專利範圍第1項所述之方法，其中在熱等靜壓 壓製（HIP )之前將該坯體在一惰性氣氛中進行燒結。 4.如申請專利範圍第3項所述之方法，其中，該熱等靜 壓壓製（HIP)係在產生自燒結的熱狀態下的該本體上進行。 5 ·如申凊專利範圍第3項所述之方法，其中，該燒結以 及该熱等靜壓壓製（HIP )係在同一容器中進行。 6. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該燒結係在 至少200。(：的溫度下進行。 7. 如申明專利範圍第6項所述之方法，其中，該燒結係 在200°C至500〇C範圍内的溫度下進行。 201111146 8.如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，該溫度係 在2〇〇〇C至450oC的範圍内。 9·如申請專利範圍第3項所述之方法，其中’該燒結進 行了至少1小時的時間段。 1 〇.如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，該時間段 為至少2小時。 1 1 ·如申請專利範圍第丨〇項中任—項所述之方法，其 中’该聚合物材料包括一不可熔融加工的聚合物。 12♦如申請專利範圍第11項所述之方法，其中，該不可熔 融加工的聚合物係選自下組，其構成為：〆種聚醯亞胺、 -種聚芳醯胺、聚苯并咪吐類、聚苯并嗔。坐、聚亞苯甲醯 基苯并味唾、.氟聚合物、聚芳㈣、聚酸、以及它們之任 何組合。 該不可熔 13.如申請專利範圍第12項所述之方法，其中 融加工的聚合物包括聚醯亞胺。 該聚醯亞胺係 14·如申請專利範圍第13項的方法其中 衍生自ODA以及PMDA。 2 201111146 α如申請專利範圍第12項所述之方法，其中，該不可炫 融加工的聚合物包括—種氟聚合物’該氟聚合物包括聚四 氟乙烯。 16. 如申請專利範圍帛n項所述之方法，其中該不可熔融 加工的聚合物具有不大於〇 〇1 g/10 min的熔體流動指數。 17. 如申凊專利範圍第1至1〇項中任一項所述之方法，其 中，該聚合物材料具有1微米至100微米範圍内的平均細 微性。 18. 如申請專利範圍第1至1〇項中任—項所述之方法，其 中’該聚合物材料具有在5 m1/g至200 m1/g的範圍内的表 面積。 19·如申請專利範圍第18頊所述之方法’其中，該表面積 係在30 m1/g至120 m2/g的範園内。 2〇.如申請專利範圍第丨炱1〇頊中任一項所述之方法，其 中，在熱等靜壓壓製之後，该聚合物材料具有不大於1.0 微米的平均孔大小。 3 1 1 如申請專利範圍第i炱1 0項中任一項所述之方法，其 201111146 中’該惰性氣氛包括一種選自下組的惰性氣體，該組的構 成為：氮氣、一稀有氣體、以及它們之任何組合。 2 2.如申請專利範圍第21項所述之方法，其中，該稀有氣 體包括氦氣或氬氣。 2 3.如申請專利範圍第1至項中任一項所述之方法其 中該熱等靜壓壓製（HIP )係在至少200。(：的溫度下進行。 24. 如申請專利範圍第23項所述之方法，其中，該熱等靜 壓壓製（HIP)係在2〇〇。(：至500°C範圍内的溫度下進行。 25. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中，該溫度係 在200°C至450。(：的範圍内。 26. 如申請專利範圍第1至1〇項中任一項所述之方法其 中，該壓力係至少5 ksi。 27. 如申請專利範圍第26項所述之方法，其中該壓力係至 少 1 0 k s i。 28. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中，該壓力係 在10 ksi至30 ksi的範圍内。 4 201111146 29. 如申請專利範圍第1至1〇項中任一項所述之方法，其 中該熱等靜壓壓製（HIP)進行了至少3〇分鐘的時間段： 30. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中該時間段為 至少1小時。 31. 如申請專利範圍第1至1〇項中任一項所述之方法，進 一步包括在低於熱等靜壓壓製的溫度的一溫度下進行退 火0 32. 如申請專利範圍第1至1〇項中任一項所述之方法，進 一步包括將該坯體冷卻，該坯體相對於用相同的不可熔融 加工的聚合物形成的一燒結物品而言具有至少1 %的密度 改變。 33. 如申請專利範圍第32項所述之方法，其中，該密度改 變係至少2.5 %。 34. 如申請專利範圍第33項所述之方法，其中，該密度改 變係至少4%。 35. 如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之方法，其 中，該聚合物材料進一步包括一填充劑。 201111146 36. 如申請專利範圍第35項所述之方法，其中，該填充劑 包括一固體潤滑劑。 37. 如申請專利範圍第35項所述之方法，其中該填充劑包 括一聚合物填充劑。 38_如申請專利範圍第35項所述之方法，其中該填充劑包 括陶瓷填充劑。 39. —種形成聚合物物品的方法，該方法包括·· 壓縮一不可熔融加工的聚合物材料以形成一生坯體； 在一惰性氣氛中燒結該生坯體以形成一燒結體；並且 在至少3 ksi的壓力下在沒有封裝劑下在一惰性氣氛 中將該燒結體進行熱等靜壓壓製（Hlp)，該熱等靜壓壓製 (HIP )在該燒結體上進行而在燒結之後不隨後冷卻該燒結 體。 40. 如申請專利範圍第39項所述之方法，其中該壓力為至 少 5 ksi。 41 ·如申請專利範圍第39項所述之方法，其中該燒結係在 至少200°C的溫度下進行。 42.如申請專利範圍第39項所述之方法，其中該熱等靜壓 6 201111146 壓製（HIP )係在至少2〇〇。(：的溫度下進行。 43.如申請專利範圍第39項所述之方法，其中，該不可熔 融加工的聚合物具有5 m2/g至2〇。m2/g範圍内的表面積。 4· 種形成聚合物物品的方法，該方法包括. 壓縮一不可熔融加工的聚合物材料以形成一生坯體； 在至少200°C的燒結溫度下在一個容器中在一惰性氣 氛中燒結該生坯體以形成一燒結體；並且 在该容器内在至少3 ksi的壓力下以及至少2〇〇〇c：的熱 处理咖_度下在一惰性氣氛中將該燒結體進行熱等靜壓壓製 (HIP) 0 45·如申請專利範圍第44項所述之方法，其中該壓力為至 少 5 ksi 〇 女申吻專利範圍第44項所述之方法，其中，該不可熔 S力的&合物材料具有5 m2/g至200 m2/g範圍内的表面 積0 ’種物品’包括一不可熔融加工的聚合物，該物品具 ^^ /(、 v 1 ·4的比重以及至少5 %的撓曲性能。 48.如申請專利範圍第47項所述之物品，其中該撓曲性能 201111146 係至少10%。 49.如申請專利範圍第47項所述之物品，其中該不可溶融 加工的聚合物具有不大於〇·01 g/10. min的熔體流動指數。 如申睛專利|&圍第4 7項所述之物品’其中該不可炫融 加工的聚合物係選自下組：一種聚醯亞胺、一種聚芳醯胺、 聚笨并咪唑類、聚苯并噁唑、聚亞苯甲醯基苯并咪唑、氟 聚s物、聚芳越酮、聚酯、以及它們之任何組合。 .如申請專利範圍第47至50項中任一項所述之物^， 相董+ 一；用相同的不可熔融加工的聚合物形成的一燒結物品 而言具有至少1%的密度改變。 52.如申請專利範圍第51項所述之物品.，其中該密度改 係至少2.5%。 如申凊專利範圍第52項所述之物品，其中該密度改變 係至少4%。 54.如申請專利範圍第 步包括分散在該不 47至50項中任一項所述之物品， 可熔融加工的聚合物中的一填充劑 進 201111146 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（ ）圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 【無】 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 【無】 2