聚合物粉末及其制备方法与流程

本发明涉及聚合物粉末及其制备方法。

背景技术：

使用于建筑、车辆及过滤器等的内置材料或应用于部件的复合材料(Thermoplastic Composite)根据多种目的可包含高分子粉末，例如，可包括上述粉末浸渍于纤维中的结构。在这种高分子粉末的情况下，粒子直径的大小越小，越有利于后续工序，并且，力度分布越狭窄且越均匀，越能够确保多种应用性。以往想通过使用球磨(ball mill)粉碎方式或冷冻粉碎方式等来以低费用制备球形微粒子。但是，为了将粒子大小变小，上述冷冻粉碎方式必须使用高费用的氮，并且由于需要经过多级的粉碎过程，因而在费用及时间方面存在问题。并且，通过这种冷冻粉碎方式制备的最终粒子的形态具有比较尖的破碎形状，因此在流动性方面不利，从而存在无法确保多种应用性的问题。与冷冻粉碎相比，上述球磨粉碎方式的粒子的形态更接近于球形，但为了得到这种球形粒子，在使粒子分散于溶剂后，需要进行用于回收的额外的工序，因此这也存在如下的问题，即，不利于费用及时间方面、制备出的粒子的粒度分布广且不均匀、易于发生凝集。

因此，需要如下的球形粉末的制备方法，即，有利于费用及时间方面，在制备过程中因温度等而产生的物性变化少，并且由于粒度分布窄且均匀，从而使球形粉末呈现优秀的物性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题

本发明的一实例提供如下的聚合物粉末，即，由于上述聚合物粉末的粒度分布狭窄且粒子大小以规定范围保持均匀，因此可确保优秀的流动性及应用性。

本发明的另一实例提供有利于费用及时间方面且使因温度等而产生的物性变化最小化的上述聚合物粉末的制备方法。

技术方案

在本发明的一实例中，提供如下的聚合物粉末，即，上述聚合物粉末的平均粒径为约20μm至约300μm，粒径小于约10μm的粒子为约10质量百分比以下，粒径大于约300μm粒子为约10质量百分比以下。

上述聚合物粉末可包含选自由聚乳酸(PLA)、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙二醇(PEG)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、耐冲击聚苯乙烯(High Impact Polystyrene，HIPS)、聚环氧乙烷(PEO)、聚碳酸亚乙基酯(PEC)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚羟基丁酸酯(PHB)及它们组合组成的组中的至少一种。

上述聚合物粉末的重均分子量(Mw)可以为约10000至约300000。

上述聚合物粉末的安息角可以小于约45度。

在本发明的另一实例中，提供如下的聚合物粉末的制备方法，即，包括：形成聚合物的熔融物的步骤；向上述聚合物的熔融物中投入超临界流体来形成混合组合物的步骤；以及喷射上述混合组合物来制备聚合物粉末的步骤。

可在约100℃至约290℃的温度下熔融聚合物来形成上述聚合物的熔融物。

形成上述混合组合物的步骤可包括向上述聚合物的熔融物中投入上述超临界流体后进行加压并使上述超临界流体分散于上述聚合物的熔融物中的步骤。

形成上述混合组合物的步骤可以为向上述聚合物的熔融物中投入上述超临界流体后以使压力达到约50巴至约500巴的方式进行加压的步骤。

相对于100重量份的上述聚合物的熔融物，可投入约5重量份至约15重量份的上述超临界流体来形成上述混合组合物。

上述超临界流体可包含选自由二氧化碳、氦、氮、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、亚甲基及它们组合组成的组中的至少一种。

上述混合组合物的粘度可以为约10^-3帕斯卡·秒至约10³帕斯卡·秒。

喷射上述混合组合物来制备聚合物粉末的步骤可以为通过平均孔径为0.01mm至3.0mm的喷嘴喷射上述混合组合物的步骤。

喷射上述混合组合物来制备聚合物粉末的步骤可以为喷射上述混合组合物的同时在-30℃至30℃的温度下进行冷却的步骤。

上述聚合物与上述聚合物粉末的重均分子量(Mw)之差可以为约200000以下。

上述聚合物与上述聚合物粉末的热分解温度之差可以为约50℃以下。

有益效果

上述聚合物粉末的粒度分布狭窄且粒子大小小及均匀，从而可确保优秀的流动性及应用性。

上述聚合物粉末的制备方法有利于费用及时间方面，并且可通过使因温度等而产生的物性变化最小化来制备具有优秀的物性的上述聚合物粉末。

附图说明

图1a为拍摄根据本发明一实例制备的聚合物粉末的扫描电子显微镜(SEM)照片，图1b为拍摄根据现有的制备方法制备的聚合物粉末的扫描电子显微镜照片。

图2为示出根据本发明一实施例制备的聚合物粉末的粒径的粒度分布图表。

具体实施方式

以下，对本发明的实例进行详细说明。但是，这只是作为例示而提出的，本发明并不限定于这些实施例，本发明仅由发明要求保护范围来进行定义。

在本发明的一实例中，提供如下的聚合物粉末，即，上述聚合物粉末的平均粒径为约20μm至约300μm，粒径小于约10μm的粒子为约10质量百分比以下，粒径大于约300μm的粒子为约10质量百分比以下。

上述聚合物粉末的平均粒径为约20μm至约300μm，使上述聚合物粉末具有上述范围的平均粒径，并以粒子大小为基础，将上述聚合物粉末应用于内置建筑材料及装修装饰材料等，在此情况下，可确保优秀的加工性。

并且，上述聚合物粉末的粒径小于约10μm的粒子和粒径大于约300μm的粒子分别为10质量百分比以下，例如，可以为约5质量百分比以下。具体地，粒径小于约10μm的粒子可以为约5质量百分比以下，粒径大于约300μm的粒子可以为约1质量百分比以下。使上述聚合物粉末具有这种粒度分布，并在应用于内置建筑材料及装修装饰材料时，可确保优秀的流动性及成型性。

具体地，上述聚合物粉末可包含选自由聚乳酸(PLA)，聚丙烯，聚苯乙烯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚乙二醇(PEG)，热塑性聚氨酯(TPU)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)，高密度聚乙烯(HDPE)，低密度聚乙烯(LDPE)，耐冲击聚苯乙烯(High Impact Polystyrene，HIPS)，聚环氧乙烷(PEO)，聚碳酸亚乙基酯(PEC)，聚羟基脂肪酸酯(PHA)，聚羟基丁酸酯(PHB)及它们组合组成的组中的至少一种。

例如，上述聚合物粉末可包含聚乳酸，在这种情况下，可根据后述的制备方法容易地制备具有上述范围的平均粒径及粒度分布的聚合物粉末。并且，基于上述范围的平均粒径及粒度分布，不仅可确保优秀的流动性及加工性还可以获得基于聚乳酸本身的环保效果。

上述聚合物粉末的重均分子量(Mw)可以为约10000至约300000，例如，可以为约50000至约200000。与上述范围的平均粒径及粒度分布一同，使上述聚合物粉末满足上述范围的重均分子量(Mw)，从而可确保优秀的流动性及成形性，与此同时，适用上述上述聚合物粉末的内置材料等可确保优秀的强度。

上述聚合物粉末的安息角可以小于约45度，例如，可以小于约40度。上述“安息角”意味着在平面上以自然状态堆积粒子化的材料时可维持其倾斜的最大倾斜角。具体地，上述安息角可如下的通过注入稳定角度检测方法进行测定，即，相对于通过在平坦的的水平面倒入粒子化的材料来形成的堆，上述注入稳定角度检测方法检测堆的倾斜面与上述水平面的角度，代替上述注入稳定角度检测方法，可通过如下的排出稳定角度检测方法来进行检测，即，相对于通过形成于底面为平面的容器的孔排出上述材料来形成的尖顶形态，注入稳定角度检测方法检测尖顶形态的倾斜面与平面的底面形成的角度。由于上述聚合物粉末呈现上述范围的安息角，从而可确保优秀的流动性及多种领域的应用性。

在本发明的另一实例中，提供如下的聚合物粉末的制备方法，即，上述聚合物粉末的制备方法包括：形成聚合物的熔融物的步骤；向上述聚合物的熔融物中投入超临界流体来形成混合组合物的步骤；以及喷射上述混合组合物来制备聚合物粉末的步骤。

上述聚合物粉末的制备方法使用超临界流体(SCF，Super critical fluid)，具体地，可以将上述超临界流体作为添加剂来使用。由此，在低温下，可通过上述聚合物粉末的制备方法制备聚合物粉末，由此可防止原材料的损失，并且通过上述聚合物粉末的制备方法制备的聚合物粉末在热分解特性及粒度分布、分子量方面可确保优秀的物性。

具体地，上述聚合物粉末的制备方法可包括形成聚合物的熔融物的步骤。上述聚合物的熔融物在规定温度下熔解由聚合物构成的原材料而成，因此由上述聚合物构成的原材料可以为小球(pellet)形状的颗粒。

上述聚合物的熔融物可在约100℃至约290℃的温度下融化上述聚合物而成。使上述聚合物在上述范围内融化，从而即可避免损伤聚合物本身的物性，还可获得适当的粘度。

上述聚合物的熔融物的粘度可以为约10^-3帕斯卡·秒至约10³帕斯卡·秒。上述聚合物的熔融物具有上述范围的粘度，从而可在后述步骤中与超临界流体顺畅地混合，并且可确保优秀的加工性。

上述聚合物粉末的制备方法还可包括向上述聚合物的熔融物中投入超临界流体来形成混合组合物的步骤。上述超临界流体在形成上述聚合物的熔融物后投入，由此可在低温下形成具有适当粘度的混合组合物。

具体地，形成上述混合组合物的步骤可包括向上述聚合物的熔融物中投入上述超临界流体后进行加压并使上述超临界流体分散于上述聚合物的熔融物的步骤。即，上述混合组合物能够以在上述聚合物的熔融物内分散有上述超临界流体的状态进行混合。

此时，形成上述混合组合物的步骤可以是向上述聚合物的熔融物中投入上述超临界流体后以使压力成为约50巴至约500巴的方式进行加压的步骤，例如，可以是以使压力成为约50巴至约300巴的方式进行加压的步骤。在此步骤中，以使压力保持上述范围的方式进行加压，由此可使上述超临界流体均匀地分散于上述聚合物的熔融物，并且可形成具有有利于加工的粘度的混合组合物。

并且，形成上述混合组合物的步骤可以在约100℃至约290℃的温度下进行。以往，当通过融化聚合物或高分子原材料并通过喷射等的方法制备粒子形状时，将温度升温至约300℃以上的高温，由此调节熔融物的粘度等。在这种高温下进行制备过程时，存在如下的问题，即，使原材料的损失变大且使制备费用增加，并且所制备的粒子形状的结果物的热特性不好。为此，上述聚合物粉末的制备方法在上述范围的温度下进行上述形成混合组合物的步骤，由此不仅可防止损伤上述聚合物熔融物的物性，因此与上述超临界流体均匀地混合，从而可形成具有适当粘度的混合组合物，最终所制备的聚合物粉末可呈现优秀的热特性。

形成上述混合组合物的步骤可以是在注入上述聚合物的熔融物的同时使上述超临界流体投入于上述聚合物的熔融物中的过程。此时，上述聚合物的熔融物以约2rpm至约100rpm的速度注入，并且使上述超临界流体以约0.01g/l至约40g/l的流量注入于上述聚合物的熔融物。可通过以上述范围的速度及流量注入上述聚合物的熔融物及上述超临界流体来实现均匀的混合及分散，如此制备的上述混合组合物可容易地确保有利于加工的粘度。

相对于100重量份的上述聚合物的熔融物，可投入5重量份至15重量份的上述超临界流体来形成上述混合组合物。相对于上述聚合物熔融物，添加少量的上述超临界流体，由于上述聚合物熔融物在较低的温度下与上述超临界流体混合，因此可容易地制备热特性不变且具有有利于加工的粘度的混合组合物。

相对于100重量份上述聚合物的熔融物，在包含小于约5重量份的上述超临界流体的情况下，存在使上述混合组合物很难确保有利于加工的粘度的问题，在包含大于约15重量份的情况下，存在可发生超临界流体的相分离现象的隐患。

上述超临界流体作为如下的流体，即，存在于超过物质固有的临界温度及临界压力的状态，从而呈现气体及液体的所有属性，具体地，可包含选自由二氧化碳、氦、氮、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、亚甲基及它们组合组成的组中的至少一种。例如，上述超临界流体可包含二氧化碳，在这种情况下，单价相对便宜，并且可确保与上述聚合物的熔融物顺畅地混合的优点。

通过向上述聚合物的熔融物中投入上述超临界流体来制备的混合组合物的粘度可以为约10^-3帕斯卡·秒至约10³帕斯卡·秒。使上述混合组合物具有上述范围的粘度，从而可容易地喷射上述混合组合物，因此在制备聚合物粉末的过程中可确保优秀的加工性，如此制备的上述聚合物粉末可具有均匀的大小及狭窄的粒度分布。

上述聚合物粉末的制备方法可包括通过喷射上述混合组合物来制备聚合物粉末的步骤。具体地，上述混合组合物可通过喷嘴进行喷射，具体地，上述喷嘴的平均口径可以为约0.01mm至约3.0mm。由于上述喷嘴的平均口径满足上述范围，从而可使上述混合组合物顺畅地流入，由此可制备具有适当的大小及狭窄的粒度分布的聚合物粉末。

具体地，上述混合组合物可在与空气一同注入到上述喷嘴后进行喷射，此时，所注入的空气的温度可以为约200℃至约500℃，压力可以为约100psi至约1000psi。并且，上述空气的注入速度可以为约10m/s至约50m/s。上述混合组合物与满足上述范围的温度、压力及注入速度的空气一同注入到具有上述范围的直径的喷嘴，从而可容易地确保通过喷射上述混合组合物及空气制备的聚合物粉末的适当的大小及狭窄的粒度分布，并且可防止损伤聚合物本身的物性。

并且，通过喷射上述混合组合物来制备聚合物粉末的步骤可以是喷射上述混合组合物并在约-30℃至约30℃的温度下进行冷却的步骤。上述混合组合物被喷射的同时在上述范围的温度下进行冷却，从而可提高上述聚合物粉末大小的均匀性且可满足狭窄粒度分布。并且，可防止上述聚合物粉末的凝集以及确保优秀的流动性，并且可顺畅地保持球形形状。

上述聚合物粉末的制备方法可通过利用超临界流体来在较低的温度下确保适当的粘度。由此，上述聚合物粉末的制备方法可使由热造成的原材料的损失最小化，并且与原材料相比，由于上述聚合物粉末的热特性及分子量等的物性变化少，因此在去报费用及优秀的物性的方面可获得益处。

具体地，用于制备上述聚合物粉末的原材料为聚合物，上述聚合物是指形成聚合物的熔融物之前的状态。此时，上述聚合物与上述聚合物粉末的重均分子量(Mw)之差可以为约200000以下，例如，可以为约150000以下，例如，可以为约5000至150000。上述重均分子量(Mw)之差越小，意味着在制备上述聚合物粉末的过程中原材料的损失越少，使相对上述聚合物粉末的原材料的重均分子量(Mw)的变化满足上述范围，由此使上述聚合物粉末确保基于聚合物本身的特性的优秀的物性。

并且，上述聚合物与上述聚合物粉末的热分解温度之差可以为约50℃以下，例如，可以为约20℃以下，例如，可以为约2℃至20℃。上述“热分解温度”是指对上述聚合物施加热量并检测分解上述聚合物的温度，具体地，可利用热重分析仪(TGA)进行检测。上述热分解的温度之差越小，意味着在制备上述聚合物粉末的过程中原材料的物性变化越少，使上述聚合物与上述聚合物粉末的热分解温度之差满足上述范围，从而使上述聚合物粉末可容易地确保基于聚合物本身的特性的优秀的物性。

以下提出本发明的具体实施例。但是，如下记载的实施例仅用于具体例示或说明本发明，本发明并不限定于这些实施例。

<实施例及比较例>

实施例1

向挤压机中投入小球(pellet)形状的聚乳酸树脂，并在250℃的温度下熔融上述聚乳酸树脂来制备聚乳酸熔融物。然后，相对于100重量份的上述聚乳酸熔融物，在投入5重量份的二氧化碳超临界流体后，通过加压来进行混合及分散，由此制备混合组合物。然后，将上述混合组合物注入到喷射喷嘴，并且向温度为20℃的腔室内进行喷射并进行冷却来制备聚乳酸粉末。

比较例1

冷冻粉碎小球(pellet)形状的聚乳酸树脂，通过球磨(ball-mill)工序来制备聚乳酸粉末。

比较例2

向挤压机中投入小球形状的聚乳酸树脂，在250℃的温度下通过融化上述聚乳酸树脂来制备聚乳酸熔融物。将上述聚乳酸熔融物升温至400℃，并注入到喷射喷嘴，向温度为20℃的腔体内进行喷射，并进行冷却来制备聚乳酸粉末。

<评价>

实施例1：平均粒径及粒度分布的检测

相对上述实施例1及比较例1，使用激光粒度分析仪(美国麦奇克(Microtrac)社，S3500系列(Series))来检测平均粒径及粒度分布，并记载于下述表1。并且，在图1a示出了根据上述实施例1制备的聚乳酸粉末的拍摄图片，在图1b示出了根据上述比较例1制备的聚乳酸粉末的拍摄图片。并且，在图2示出了根据上述实施例1的聚合物粉末的粒径的粒度分布。

表1

实验例2：重均分子量(Mw)之差及热分解温度(T_dec)之差的检测

相对上述实施例1及比较例1，检测作为原材料的小球形状的聚乳酸树脂及所制备的聚乳酸粉末的各个重均分子量(Mw)，并由此导出它们的差，利用热重分析仪(TGA)检测各个热分解温度(T_dec)，并由此导出它们的差。其结果记载于下述表2中。

表2

参照上述表1及图2的结果可知，根据本发明一实例制备的实施例1的聚乳酸粉末的平均粒径为20μm至300μm，并且粒径小于10μm粒子和粒径大于300μm的粒子均呈现10质量百分比以下的粒度分布。

并且，通过图1的结果可知，根据本发明一实例的聚合物粉末的制备方法制备实施例1的聚乳酸粉末，从而以球形的形状呈现上述范围的平均粒径。

与此相反地，可知，与实施例1相比，通过冷冻粉碎及球磨工序来制备的比较例1的聚乳酸粉末的平均粒径大且粒度分布不均匀。

并且，参照上述表2的结果可知，与比较例2相比，根据本发明一实例制备的实施例1的聚乳酸粉末的重均分子量的减少现象及热分解温度的变化现象少于制备过程中的小球形状的原料，由此可知，可更好地体现基于聚乳酸本身的优秀的物性。