制备聚合物衍生的陶瓷颗粒的方法技术

用于形成聚合物衍生的陶瓷材料的小体积形状的方法，包括液‑液成形方法，塔成形方法(tower forming methods)和使用高强度电磁辐射将液体固化成固化的预成型材料的方法。用于形成聚合物衍生的陶瓷材料、固化材料和热解材料的小体积形状的系统和装置，包括液‑液成形方法，塔成形方法和使用高强度电磁辐射将液体聚合物衍生的陶瓷材料的薄膜固化的方法。聚碳氧硅聚合物衍生的陶瓷前体制剂。

Preparation of ceramic particles derived from polymer

A method for small volume shape the formation of polymer derived ceramic materials, including liquid liquid forming method, forming method of tower (tower forming methods) and the use of high intensity electromagnetic radiation method liquid solidified into the pre curing molding material. A system for small size shape and apparatus for forming polymer derived ceramic materials, curing materials and pyrolysis materials, including liquid liquid forming method, tower forming method and using high intensity electromagnetic radiation method of cured film of liquid polymer derived ceramic materials. Ceramic precursor preparation derived from polyoxo - silicon polymer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备聚合物衍生的陶瓷颗粒的方法
根据美国法典第35篇第119条(e)(1)款，本申请要求2015年1月21日提交的美国临时申请序列号62/106094的优先权，所述申请各自的全部公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及用于制备小体积形状的聚合物衍生的陶瓷材料的方法和系统。
技术介绍
聚合物衍生的陶瓷(PDC)是从聚合材料的热解衍生出的陶瓷材料，例如通过聚合材料的热解获得。这些材料一般呈固体或半固体状态，其通过固化初始液体聚合物前体(例如PDC前体、PDC前体制剂、前体批料和前体)而获得。经固化但被未热解的聚合物衍生材料可以称为预成型体、PDC预成型体、固化材料以及类似的术语。聚合物衍生的陶瓷可以衍生自许多不同种类的前体制剂，例如起始材料、起始制剂。PDC可以由碳硅烷或聚碳硅烷(Si-C)、硅烷或聚硅烷(Si-Si)、硅氮烷或聚硅氮烷(Si-N-Si)、碳化硅(SiC)、碳硅氮烷或聚碳硅氮烷(Si-N-Si-C-Si)、硅氧烷或聚硅氧烷(Si-O)等组成或者衍生自这些材料。优选的PDC是“聚硅氧碳(polysilocarb)”，例如含有硅(Si)、氧(O)和碳(C)的材料。聚硅氧碳材料还可以含有其它元素。聚硅氧碳材料可以由一种或多种聚硅氧碳前体制剂或前体制剂制成。聚硅氧碳前体制剂可以含有：例如，一种或多种官能化硅聚合物，其它聚合物，非硅基交联剂，单体以及潜在的其它成分，例如抑制剂、催化剂、引发剂、改性剂、掺杂剂、填料、增强剂、这些和其它材料的组合和变型以及附加剂。除非另有明确说明，碳氧化硅材料、SiOC组合物和类似的术语是指聚硅氧碳材料，并且将包括液体材料、固体未固化材料、固化材料和陶瓷材料。PDC、PDC制剂和起始材料的示例见于：美国专利申请序列号14/864539、14/634819；美国专利公开第2014/0343220、2014/02244658、2014/0326453、2015/0175750、2008/0095942、2008/0093185、2006/0069176、2006/0004169和2005/0276961号，以及美国专利第8742008、8119057、7714092、7087656、5153295和4657991号，所述文献各自的全部公开内容通过引用并入本文。通常，除非另有说明，本文所使用的术语“约”意在包含与获得所述值相关的实验或仪器误差的±10％的差异或范围，并且这些差异或范围中较大的是优选的。如本文所使用，除非另有说明，术语％、重量％和质量％可互换使用，是指第一组分的重量占总重量(例如制剂、混合物、材料或产品)的百分比。如本文所使用，除非另有说明，“体积％”和“％体积”及类似的此类术语是指第一组分的体积占总体积(例如制剂、材料或产品)的百分比。
技术实现思路
因此，对于小的聚合物衍生的陶瓷和固体，对制备这些体积结构的方法、特别是制备这些结构的预定形状和体积的方法的需求长期存在且日益增长，但是尚未满足。此外，本专利技术还通过提供本文所教导、公开和要求保护的制品、设备和工艺来解决这些需求。因此，提供了一种用于通过聚合物衍生的陶瓷前体制备小体积结构的系统，所述系统包括：聚合物衍生的陶瓷前体输送装置，所述装置包括与输送端口流体连通的室，其中，所述室能够输送液体聚合物衍生的陶瓷前体；成形装置，所述成形装置包括具有开口的成形室，所述成形室定义了一个空腔，其中，所述空腔与所述成形室开口流体连通；与所述输送端口流体连通的所述室的开口，由此所述系统能够将液体聚合物衍生的陶瓷以液体形式从输送端口输送到所述空腔中；温度控制装置，所述温度控制装置与所述成形装置热相关，其中，所述空腔能够保持在预定温度；由此，所述系统能够以预定的体积形状向所述空腔提供液体聚合物衍生的陶瓷前体，且其中所述系统能够固化所述空腔中的聚合物衍生的陶瓷前体。还提供了具有以下特征中的一个或多个特征的系统和方法：其中所述输送装置具有喷嘴；其中所述输送装置具有压力驱动式液滴形成装置；其中所述输送装置具有流动驱动式液滴形成装置；其中所述输送装置具有声式液滴喷射装置；其中所述成型装置具有剪切诱导液滴产生装置；其中所述输送装置具有液滴产生装置；其中所述输送装置包括液滴产生装置，且所述液滴产生装置包括致动器，其中，所述致动器选自下列组成的组：压电式、蓄压器、注射器式、容积式、振动式、电磁式和相变式；其中苏搜成型装置具有液滴产生装置；其中所述成型装置具有液滴产生装置；并且所述液滴产生装置具有致动器，其中所述致动器选自由压电式、蓄压器、气溶胶式、注射器式、容积式、振动式、电磁式和相变式致动器组成的组。还提供了具有以下特征中的一个或多个特征的系统和方法：其中成型装置具有液滴产生装置，该液滴产生装置选自由压电式、蓄压器、气溶胶式、注射器式、容积式、振动式、电磁式和相变式液滴产生装置组成的组；包括液滴产生装置；包括液滴产生装置；所述液滴产生装置具有致动器；其中所述致动器选自由压电式、蓄压器、注射器式、容积式、注射器式、振动式、电磁式和相变式致动器组成的组；包括液滴产生装置，选自由压电式、蓄压器、注射器式、容积式式、注射器式、振动式、电磁式和相变式致动器组成的组；包括液滴产生装置，其选自由水雾化器、喷气雾化器、雾化器、气辅雾化器、超声喷雾器、超声挤出机、喷墨式装置和烟雾机组成的组；其中，所述端口配置为输送体积小于约0.25立方英寸的前体体积形状；其中，所述端口配置为输送体积小于约500mm3的前体体积形状；其中，所述端口配置为输送体积小于约100mm3的前体体积形状；其中，所述端口配置为输送体积小于约4000立方微米的前体体积形状；其中，所述端口配置为输送体积小于约50立方微米的前体体积形状；其中所述端口配置为输送体积小于约10立方微米的前体体积形状；其中，输送装置配置为输送体积小于约0.25立方英寸的前体体积形状；其中，输送装置配置为输送体积小于约500mm3的前体体积形状；其中，输送装置配置为输送体积小于约100mm3的前体体积形状；输送装置配置为输送体积小于约4000立方微米的前体体积形状；其中，输送装置配置为输送体积小于约50立方微米的前体体积形状；其中，输送装置配置为输送体积小于约10立方微米的前体体积形状；其中，成型装置配置为固化体积小于约0.25立方英寸的前体体积形状；其中，成型装置配置为固化体积小于约500mm3的前体体积形状；其中，所述成型装置配置为固化体积小于约100mm3的前体体积形状；其中，成型装置配置为固化体积小于约4000立方微米的前体体积形状；其中，所述成型装置配置为固化体积小于约50立方微米的前体体积形状；以及其中，所述成型装置配置为固化体积小于约10立方微米的前体体积形状。此外，提供了具有以下特征中的一个或多个特征的系统和方法：其中成型装置具有成形液体。根据权利要求1所述的系统，其中所述成型装置具有基本上由水和表面活性剂组成的成形液体；其中所述成型装置具有成形液体和混合器；其中所述温度控制装置具有用于提供预定温度分布的控制器；并且，其中所述温度控制装置具有用于提供预定温度分布的控制器，所述温度分布包括第一加热速率、第一保持时间、第二加热速率和第二保持时间。此外，提供了一种由聚合物衍生的陶瓷前体制备体积结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，用于从聚合物衍生的陶瓷前体制备小体积结构，所述系统包括：a.聚合物衍生的陶瓷前体输送装置，所述装置包括与输送端口流体连通的室，其中，所述室能够输送液体聚合物衍生的陶瓷前体；b.成形装置，所述成形装置包括具有开口的成形室，所述成形室定义了一个空腔，其中，所述空腔与所述成形室开口流体连通；c.与所述输送端口流体连通的所述室的开口，由此所述系统能够将液体聚合物衍生的陶瓷以液体形式从输送端口输送到所述空腔中；d.温度控制装置，所述温度控制装置与所述成形装置热相关，其中，所述空腔能够保持在预定温度；和，e.由此，所述系统能够以预定的体积形状向所述空腔提供液体聚合物衍生的陶瓷前体，且其中所述系统能够固化所述空腔中的聚合物衍生的陶瓷前体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.21 US 62/106,0941.一种系统，用于从聚合物衍生的陶瓷前体制备小体积结构，所述系统包括：a.聚合物衍生的陶瓷前体输送装置，所述装置包括与输送端口流体连通的室，其中，所述室能够输送液体聚合物衍生的陶瓷前体；b.成形装置，所述成形装置包括具有开口的成形室，所述成形室定义了一个空腔，其中，所述空腔与所述成形室开口流体连通；c.与所述输送端口流体连通的所述室的开口，由此所述系统能够将液体聚合物衍生的陶瓷以液体形式从输送端口输送到所述空腔中；d.温度控制装置，所述温度控制装置与所述成形装置热相关，其中，所述空腔能够保持在预定温度；和，e.由此，所述系统能够以预定的体积形状向所述空腔提供液体聚合物衍生的陶瓷前体，且其中所述系统能够固化所述空腔中的聚合物衍生的陶瓷前体。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输送装置包括喷嘴。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输送装置包括压力驱动式液滴形成装置4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输送装置包括流动驱动式液滴形成装置。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输送装置包括声式液滴喷射装置。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成形装置包括剪切诱导液滴产生装置。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输送装置包括液滴产生装置。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述输送装置包括液滴产生装置，且所述液滴产生装置包括致动器，其中，所述致动器选自下列组成的组：压电式、蓄压器、注射器式、容积式、振动式、电磁式和相变式。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述端口被配置为输送具有小于约0.25英寸3体积的前体体积形状。10.根据权利要求2所述的系统，其中所述端口被配置为输送具有小于约500mm3体积的前体体积形状。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述端口被配置为输送具有小于约50微米3体积的前体体积形状。12.根据权利要求1所述的系统，其中所述输送装置被配置为输送具有小于约0.25英寸3体积的前体体积形状。13.根据权利要求1所述的系统，其中所述输送装置被配置为输送具有小于约100mm3体积的前体体积形状。14.根据权利要求1所述的系统，其中所述输送装置被配置为输送具有小于约50微米3体积的前体体积形状。15.根据权利要求1所述的系统，其中所述输送装置被配置为输送具有小于约10微米3体积的前体体积形状。16.根据权利要求1所述的系统，其中所述成形装置包括成形液体。17.根据权利要求1所述的系统，其中所述成形装置包括基本上由水和表面活性剂组成的成形液体。18.根据权利要求1所述的系统，其中所述温度控制装置包括用于提供预定温度分布的控制器，所述温度分布包括第一加热速率，第一保持时间，第二加热速率和第二保持时间。19.一种系统，用于从聚合物衍生的陶瓷前体制备体积结构，所述系统包括：a.聚合物衍生的陶瓷输送装置，所述装置包括液体聚合物衍生的陶瓷前体、室和端口，其中，所述室能够容纳液体聚合物衍生的陶瓷前体，所述陶瓷前体通过所述端口输送到具有预定体积的体积形状；b.前体固化装置，所述固化装置包括：空腔、温度控制装置，其中，所述空腔保持在足以固化聚合物衍生的陶瓷前体的体积形状的预定温度，以形成预成型体；和c.与所述空腔流体连通的端口；d.由此，所述系统能够将液体聚合物衍生的陶瓷前体成形和固化成预定的体积形状结构。20.根据权利要求19所述的系统，包括液滴产生装置，所述液滴产生装置选自由下列各项组成的组：压电式、蓄压器、注射器式、气溶胶式、容积式、振动式、电磁式和相变式。21.根据权利要求19所述的系统，其中所述室是管。22.根据权利要求19所述的系统，其中所述端口是喷嘴。23.根据权利要求19所述的系统，其中所述端口位于所述空腔的内部。24.根据权利要求19所述的系统，其中所述空腔包含成形液体。25.根据权利要求19所述的系统，其中所述体积形状选自由下列形状组成的组：球状、丸状、环状、透镜状和圆盘状。26.根据权利要求19所述的系统，所述系统被配置为提供具有预定尺寸的预成型体，并提供至少约90％的预定尺寸的预成型体。27.根据权利要求19所述的系统，所述系统被配置为提供具有预定尺寸的预成型体，并提供至少约95％的预定尺寸的预成型体。28.根据权利要求19所述的系统，所述系统被配置为提供具有预定尺寸的预成型体，并提供至少约99％的预定尺寸的预成型体。29.根据权利要求26所述的系统，其中所述前体的体积形状具有小于约0.25英寸3的体积。30.根据权利要求26所述的系统，其中所述前体的体积形状具有小于约500mm3的体积。31.根据权利要求26所述的系统，其中所述前体的体积形状具有小于约4000微米3的体积。32.根据权利要求19所述的系统，其中所述系统包括挤出机，其中，所述输送装置和所述固化装置是所述挤出机的组成部分。33.一种系统，用于从聚合物衍生的陶瓷前体材料制备体积结构，所述系统包括：a.聚合物衍生的陶瓷输送装置，所述装置包括与输送端口流体连通的第一室，和一定量的液体聚合物衍生的陶瓷前体；b.成形和固化装置，所述成形和固化装置包括具有开口的成形室，所述成形室定义一个空腔，其中所述空腔与所述成形室的开口流体连通并且包含聚合物衍生的陶瓷前体的体积形状；c.与所述输送端口流体连通的所述室的开口；d.与所述成形装置热相关的温度控制源，其中所述空腔保持在足以固化所述聚合物衍生的陶瓷前体的体积形状的预定温度；和，e.由此，所述系统能够以预定的体积形状将液体聚合物衍生的陶瓷前体材料提供到空腔中，其中所述聚合物衍生的陶瓷前体材料在空腔中固化。34.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·S·兰德，阿希什·P·迪万吉，沃尔特·J·舍伍德，安德鲁·霍普金斯，格伦·桑德格林，迈克尔·J·穆勒，毅·谭，查尔斯·C·林兹勒，道格拉斯·杜克斯，
申请(专利权)人：梅里奥创新公司，
类型：发明
国别省市：美国,US