CH635364A5 - Verfahren zur herstellung eines alkalimetallorganische verbindung enthaltenden gegen einwirkungen der luft stabilisierten gemisches und verwendung des nach dem verfahren hergestellten gemisches. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gemisches, das eine alkalimetallorganische Verbindung enthält und gegenüber Atmosphäreneinwirkung stabilisiert ist und das für den Gebrauch für die Aktivierung der Oberfläche von Fluorkohlenstoffpolymerisaten geeignet ist.

Polytetrafluoräthylen (Teflon) und andere Fluorkunststoffe zeichnen sich durch wertvolle physikalisch-chemische Eigenschaften, besonders durch Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien und relativ hohe Temperaturen, durch extreme Elektro-isoliereigenschaften und durch niedrige Reibungskoeffizienten 5 aus.

Wegen dieser Vorteile finden sie immer breiter Verwendung, obwohl sie teurer und schwieriger zu verarbeiten sind als andere Plaste. Besonders schwierig ist es, Verbindungen von Teilen aus diesen Materialien untereinander oder mit Teilen io aus anderen Materialien zu schaffen. Man kann z.B. die gebräuchlichsten auf der Elastizität von Materialien beruhenden Verfahren wegen des sogenannten «kalten Fliessens», d.h. wegen der grossen plastischen Deformationen bei der Mehrheit von Fluoroplasten durch Wirkung von äusseren Kräften, 's nicht anwenden. Fluorkunststoffe (Fluoroplaste) sind zwar durch heisse Luft verschweissbar, aber der Temperaturbereich der Verschweissbarkeit ist so eng, dass man dazu komplizierte spezielle Einrichtung braucht, welche sich nur bei Grossserienproduktion lohnt. Deshalb äussert sich schon mehrere Jahre die 20 Tendenz, Fluoroplaste durch Kleben zu verbinden. Ein weiterer weiter Anwendungsbereich der oberflächenaktivierten Fluoroplaste, hauptsächlich des Polytetrafluoräthylenes, bietet die elektrotechnische Industrie, wo z.B. das Polytetrafluoräthylen immer mehr in der Hochfrequenztechnik angewendet wird 25 und so seine Elektroisolationseigenschaften ausgenützt werden. Weil bekannte Klebemittel gegenüber Fluoroplasten kleine spezifische Adhäsion aufweisen, muss man geklebte Flächen aktivieren. Die besten Ergebnisse wurden bisher durch Aktivierung mit metallorganischen Reagenzien in inerter 30 Atmosphäre erreicht.

Eines der bekannten Verfahren der Aktivierung der Oberfläche von Polytetrafluoräthylene beruht auf der Verwendung der Tetrahydrofuranlösung von Natriumnaphthalen (US-PS Nr. 2 809 130 vom 8.10.1957), mit derer Hilfe man Polytetra-35 fluoräthylen in ausreichendem Masse aktivieren kann. Dieses Gemisch ist aber ausserordentlich atmosphärenempfindlich und reagiert innerhalb von einigen Sekunden mit Sauerstoff und Wasser der Atmosphäre, so dass es vollkommen seine Aktivität verliert. Aus diesem Grund muss man die Aktivierung von 40 Polytetrafluoräthylene unter Schutzatmosphäre durchführen. Dadurch werden aber die Verwendungsmöglichkeiten des angeführten Verfahrens wesentlich beschränkt, und man kann es nur für kleine Gegenstände verwenden. Auch in diesem Fall ist die Manipulation mit dem Aktivierungsgemisch sehr 45 beschwerlich. Einen weiteren Nachteil bildet bei diesem Gemisch auch der Umstand, dass es in grösseren Mengen auf der Luft selbstentzündlich ist, so dass es bei der Havarie der Aktivierungsapparatur zu Feuer bzw. Explosion kommen kann. Es wurde deshalb eine neue Aktivierung von Teflonoberflä-5o chen gesucht, welche zwar die vorteilhaften Eigenschaften der metallorganischen Reagenzien, aber unter mehr annehmbaren Bedingungen bei ihrer Manipulation ausnützte.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Gemisches, das alkalimetallorganische Verbindung enthält und 55 gegen Einwirkungen der Luft stabilisiert ist, ist im vorangehenden Patentanspruch 1 charakterisiert.

Die Aktivierung der Oberfläche von Polytetrafluoräthylen mit diesem Gemisch wird sehr einfach durch blosses Auftragen auf den Gegenstand in ausreichend starker Schicht (ungefähr 6o 1 mm) durchgeführt, und man lässt ihr die nötige Zeit, die sich in der Regel zwischen 30 bis 300 Sekunden bewegt, einwirken. Bei dieser Aktivierung ist es nicht nötig, irgendeine Schutzatmosphäre aufrechtzuerhalten, denn die Zersetzung dieses Gemisches auf der Luft geht so langsam vor sich, dass seine 65 Aktivität in ausreichendem Ausmass sogar nach einigen Stunden im Kontakt mit der Atmosphäre erhalten bleibt. Dadurch wird seine Selbstentzündlichkeit beseitigt, so dass die Manipulation mit ihm wesentlich sicherer ist. Die Herstellung des

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Gemisches zur Aktivierung ist zwar sehr einfach, aber es ist durch Vermengen von 0,11 Mol Natrium, 0,10 Mol Naphthalen, vorteilhaft, sie unter Schutzatmosphäre durchzuführen. Einmal 25 g Polystyrol (Molekulargewicht gegen 500 000) und 100 ml hergestelltes Aktivierungsgemisch ist dann in geschlossenen trockenes Tetrahydrofuran gewonnen wurde, wies bei Aktivie-Gefässen bei der Temperatur gegen 20 °C sogar einige Monate rung der Oberfläche von Polytetrafluoräthylen ähnliche Eigenbeständig. Seine Aktivität kann man leicht kontrollieren, denn 5 schaften auf.

in aktivem Zustand ist sie intensiv gefärbt; in inaktivem Zustand ist sie farblos oder gelblich bis bräunlich. Das Aktivie- Beispiel 3

rungsgemisch kann man auch in Metalltuben abfüllen und auf- Ein Gemisch, welches auf ähnliche Weise wie im Beispiel 1

bewahren. Diese Verpackungsweise ermöglicht sehr einfache durch Vermengen von 0,11 Mol Natrium, 0,10 Mol Naphthalen, bzw. wiederholte Applikationen des Aktivierungsgemisches, 10 11 g Polyvinylisobutyläther (K100-200) und 100 ml Tetrahy-vor allem für einzelne Anwendungen oder für kleinere Gegen- drofuran gewonnen wurde, gab nach Wirkung auf die Oberstände aus Fluoroplasten. Das angeführte Aktivierungsgemisch fläche von Polytetrafluoräthylen beim Kleben ähnliche Resul-ist aber auch für die Serienproduktion bzw. kontinuierliche tate.

Erzeugung sehr geeignet. So kann man z.B. mit diesem Gemisch vorteilhaft unter Verwendung von sehr einfacher Ein- 15 Beispiel 4

richtung ein 30 cm breites Band aus Fluoroplast in kontinuierli- Ein Gemisch, welches auf ähnliche Weise wie im Beispiel 1 chem Verfahren aktivieren. In diesem Fall ist der Verbrauch an durch Vermengen von 0,11 Mol Kalium, 0,10 Mol Diphenyl, Aktivierungsgemisch niedrig und bewegt sich in der Regel 25 g Polystyrol und 100 ml trockenes Tetrahydrofuran gewon-

unterhalb von 50 g/m2. Die Beseitigung von Resten des Aktivie- nen wurde, gewährte durch Einwirkung auf die Oberfläche von rungsgemisches macht keine Schwierigkeiten. Bei Serienakti- 20 Polytetrafluoräthylen eine geeignete Fläche zum Kleben, vierungsverfahren bzw. kontinuierlichen Verfahren kann man das Abwaschen schon sogar mit warmem Wasser mit Zugabe Beispiel 5

von oberflächenaktiven Verbindungen und gegebenenfalls von Ein Gemisch, welches ähnlich wie im Beispiel 1 durch Verkleiner Menge Xylol erreichen. Einzelne kleinere Gegenstände mengen von 0,11 Mol Natrium, 0,10 Mol Naphthalen, 11 g Poly-kann man vorteilhaft nach der Aktivierung mit organischen 25 vinylisobutyläther, 50 ml Toluol und 50 trockenes Tetrahydro-Lösungsmitteln wie Chloroform, Xylol, Toluol usw. abwaschen, furan gewonnen wurde, gewährte nach Aktivierung des Polyte-

Die Qualität der Oberfläche von Polytetrafluoräthylen, wel- trafluoräthylens eine geeignete Oberfläche zum Kleben.

ches mit dem Gemisch nach der Erfindung aktiviert wurde,

wurde mit der Oberfläche des Polytetrafluoräthylens, welches Beispiel 6

mit der bekannten, die Tetrahydrofuranlösung von Natrium- 30 Ein Gemisch, welches in ähnlicher Weise, wie im Beispiel 1 naphthalen in Argonatmosphäre verwendenden Methode durch Vermengen von 0,11 Mol Natrium, 0,10 Mol Anthracen,

behandelt wurde (nach US-PS Nr. 2 809 130), unter sonst glei- 25 g Polystyrol und 100 ml trockenes 1,2-Dimethoxyäthan chen Bedingungen verglichen. Die aktivierten Oberflächen von gewonnen wurde, gab nach Aktivierung des Polytetrafluorät-Polytetrafluoräthylen wurden mit dem Klebstoff CHS-Epoxy hylens eine geeignete Oberfläche zum Kleben. 15 bei Verwendung des Katalysators B 3 zusammengeklebt. 35 Die Festigkeitsprüfungen wurden nach CSN 668 510 durchge- Beispiel 7

führt. Die erreichten Werte der Scherfestigkeit von zusammen- Ein Gemisch, welches in ähnlicher Weise wie im Beispiel 1 geklebten Verbindungen bei Erwendung der bekannten Akti- durch Vermengen von 0,11 Mol Natrium, 0,10 Mol Naphthalen, vierung betrugen im Mittel 42,6 kgp/cm2, bei Verwendung des 13g Polystyrol, 6 g Polyvinylisobutyläther und 100 ml Tetrahy-Aktivators nach der Erfindung wurde der mittlere Wert 43,8 40 drofuran gewonnen wurde, ergab nach Aktivierung des Polyte-kgp/cm2 erreicht. Aus dem Vergleich der gefundenen Ergeb- trafluoräthylens eine geeignete Oberfläche zum Kleben.

nisse geht hervor, dass beide Aktivierungsmethoden praktisch zu denselben Resultaten gelangen, so dass man durch das neue Beispiel 8

Mittel eine gleichwertige Wirkung unter viel günstigeren Ein Gemisch, welches ähnlich wie im Beispiel 2 gewonnen

Bedingungen und gegebenenfalls unter Umständen, unter wel- 45 wurde, lieferte nach Aktivierung von Polytrifluorchloräthylen chen man die ursprünglichen Methoden überhaupt nicht ver- eine für Verklebung geeignete Oberfläche.

wenden konnte (z.B. für ausgedehnte Gegenstände), erreichen kann. Beispiel 9

Ein Gemisch, welches auf ähnliche Weise wie im Beispiel 1 Beispiel 1 50 durch Vermengen von 0,11 Mol Natrium, 0,10 Mol Naphthalen,

Ein Aktivierungsgemisch wurde unter Schutzatmosphäre 6 g Polyvinylisobutyläther, 120 ml trockenes Diäthyläther, und durch Vermengen von 0,11 Mol Natrium, 0,10 Mol Naphthalen, 40 ml trockenes Tetrahydrofuran hergestellt wurde, lieferte 40 g Polyisobutylen (Molekulargewicht ~45 000), 100 ml trocke- nach Aktivierung von Teflon eine für Verklebung geeignete nes Tetrahydrofuran und 5 g Dicyclohexyl-18-Kronen-6-Äther Oberfläche.

gewonnen. Das hergestellte Gemisch wurde unter Luftatmo- 55 sphäre auf die Oberfläche von Polytetrafluoräthylen in einer Beispiel 10

1 -2 mm starken Schicht aufgetragen und 5 Minuten lang ein- Ein Gemisch, welches auf ähnliche Weise wie im Beispiel 1

wirken gelassen. Danach wurden die Reste des Aktivierungsge- durch Vermengen von 0,11 Mol Natrium, 0,10 Mol Naphthalen, misches beseitigt, und es wurde die zum Kleben geeignete 30 g Polystyrol, 6 g Polyäthylenoxid, 100 ml trockenes Tetrahy-

Oberfläche von Polytetrafluoräthylen gewonnen. 60 drofuran, 30 ml trockenes Toluol und 2,5 ml trockenes Benzin

(Sp. 35-90 °C) hergestellt wurde, lieferte nach Aktivierung von Beispiel 2 Teflon eine für Verklebung geeignete Oberfläche.

Ein Gemisch, welches auf ähnliche Weise wie im Beispiel 1

Claims (6)

635 364 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines Gemisches, das alkalime-tallorganische Verbindung enthält und gegen Einwirkungen der Luft stabilisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstoffe, aus denen dieses Gemisch unter Bildung von alka-limetallorganischer Verbindung hergestellt wird, die folgenden sind:

a) durch Polymerisation von gegebenenfalls durch eine oder mehr als eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 C-Atomen oder durch eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10 C-Atomen oder durch eine Phenylgruppe substituiertem Äthylen erhaltenes Polymerisat mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von mindestens 4000 und/oder durch Polymerisation von Äthylenoxid oder Propylenoxid erhaltenes Polymerisat,

b) Alkalimetall,

c) Kohlenwasserstoff, der 2 bis 4 aromatische Ringe, die miteinander direkt verbunden oder kondensiert sind, enthält,

d) flüssiges Lösungsmittel, das aus aliphatischem Äther und/ oder Äther mit in einem Ring von aliphatischem Charakter befindlichem Äthersauerstoff besteht, plus gegebenenfalls e) flüssiger, aromatischer, aliphatischer oder cycloaliphati-scher Kohlenwasserstoff als Lösungsmittel und/oder f) cyclischer Polyäther der Formel

C6H10

0—CH_—CH.

0—CH.

m

/

6H10

n in der m + n = 2 bis 10 ist, wobei die Komponente a) in einer Menge von 1 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtheit der zur Herstellung des Gemisches verwendeten Ausgangsstoffe, die Komponente c) in einer Menge von 0,4 bis 2 Mol pro Mol der Komponente b), die Komponente d) in einer Menge von 500 bis 5000 ml pro Mol der Komponente b), die Komponente e) in einer Menge, die 0 bis 2500 ml pro Mol der Komponente b) und höchstens 50 Volumenprozent der Menge der Komponente d) beträgt, und die Komponente f) in einer Menge von 0 bis 1 Mol pro Mol der Komponente b) eingesetzt wird.

2. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetall Lithium, Natrium oder Kalium ist.

3. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente d) aus Diäthyläther, Tetrahy-drofuran und Dimethyläther des n-Meren von Äthylenglykol, wobei n 1 bis 10 bedeutet, ausgewählt ist.

4. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente e) Toluol oder Heptan ist.

5. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der cyclische Polyäther f) 2,3,11,12-Dicyclohe-xano-1,4,7,10,13,16-hexaoxacyclooctadekan ist.

6. Verwendung von nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1 hergestellten Gemischen zur Aktivierung der Oberfläche von Fluorkohlenstoffpolymerisaten.