CN103694412A

CN103694412A - 一种高光泽性可熔融含氟聚合物分散液的制备方法

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Publication number: CN103694412A
Application number: CN201310731084.1A
Authority: CN
Inventors: 秦向明; 张建新; 胡显权; 姚权卫; 张春静; 苏小龙; 罗湘华
Original assignee: Zhonghao Chenguang Research Institute of Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Zhonghao Chenguang Research Institute of Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: CN103694412B

Abstract

本发明涉及一种高光泽性可熔融含氟聚合物分散液的制备方法，在含有引发剂、缓冲盐、稳定剂、链转移剂和分散剂的去离子水介质中，四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚低速共聚，所得母液经浓缩，生成含氟聚合物分散液；其中，当四氟乙烯的投料量达到总量的2-12%，加入全氟烷基乙烯基醚。本发明通过调整聚合助剂配方，对分散剂和稳定剂配比优化，既保证聚合体系的稳定，又可以增大初级粒子粒径；同时通过控制改性单体的投加时间及搅拌速度，使所得分散液的初级粒子呈饱满球状，当分散液涂覆基材表面后，涂层硬度提高，且表面更加光滑。本发明所得含氟聚合物分散液，经浓缩后，平均粒径较大，光泽度高，熔融性好。

Description

一种高光泽性可熔融含氟聚合物分散液的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高光泽性可熔融含氟聚合物分散液的制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

含氟聚合物包括可熔融加工和不可熔融加工的聚合物。如聚四氟乙烯及四氟乙烯与微量共聚单体的共聚物，由于较高的熔体粘度，导致其不能熔融加工。而四氟乙烯与乙烯共聚物（ETFE）、四氟乙烯与六氟丙烯共聚物（FEP）、四氟乙烯与全氟烷氧基共聚物（PFA）等含氟热塑性塑料，具有较低的熔体粘度，可以进行熔融加工。

聚四氟乙烯水分散液可通过喷涂、浸渍等方法涂覆在基材上，向基材提供化学稳定性、不粘性、耐候性、防水防油等特性，可广泛用于化工、机械、电子、电器、航天等领域，如可用来涂覆厨具、浸渍织物或纺织物、电熨斗底部的非粘性涂膜，汽车零部件和计算机零部件的非粘性涂装等等。

CN102112503A，R·M·阿腾等人公开了一种包含来自四氟乙烯和具有官能团和可聚合碳-碳双建的烃单体的重复单元的可熔融流动的含氟聚合物。

CN1738877A中提到一种含可熔融加工的氟聚合物和少量表面活性剂的含氟聚合物水性分散液，以氟聚合物水性分散液重量计，至少25重量%的可熔融加工的氟聚合物，以氟聚合物固体重量计不大于100ppm的氟表面活性剂。

但是上述发明中采用在聚合反应结束后再去除水分散液中的分散剂，对改变聚合物初级粒子形态，提高水分散液的光泽度没有明显作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高光泽性可熔融含氟聚合物分散液的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高光泽性可熔融含氟聚合物分散液的制备方法，在含有引发剂、缓冲盐、稳定剂、链转移剂和分散剂的去离子水介质中，四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚低速共聚，所得母液经浓缩，生成含氟聚合物分散液；

其中，当四氟乙烯的投料量达到总量的2-12%，加入全氟烷基乙烯基醚。

在本发明中，当聚合物粒子内部形成硬度较高的四氟乙烯均聚物的“核”时，再加入全氟烷基乙烯基醚，从而在“核”的外面形成分子量低、熔融粘度低的“壳”。在该水分散液涂覆到基材上后，“核”对整个涂层起到支撑作用，保证涂层的厚度及硬度，而“壳”则在涂层烧结过程中可熔融流动，填补涂层中的缺陷部位，使得涂层更光滑，光泽度更高。为了获得最佳的效果，优选当四氟乙烯的投料量达到总量的3-8%时，加入全氟烷基乙烯基醚。

在本发明中，聚合反应采用较低的搅拌速度28-45转/分，可以有效避免高剪切力破坏分散剂的胶束，保持球形胶束，进而保证聚合物初级粒子呈饱满球状，提高该水性分散液涂层的光泽度。

此外，本发明中所述分散剂为全氟辛酸铵及其替代品，如全氟己酸、全氟庚酸、全氟聚醚羧酸等，优选全氟辛酸铵，用量为聚合体系中去离子水重量的0.01-0.15%，优选0.05-0.09%。

所选稳定剂为石蜡或碳原子数≥12的饱和烃。用量为聚合体系中去离子水重量的2-10%，优选3-6%。

本发明中通过减少分散剂，增加稳定剂，控制乳化剂形成胶束的数量，从而使得胶束内的聚合物微粒不断增大，既保证聚合体系的稳定进行，又达到增大所得分散液的初级粒子粒径，提高分散液光泽度的目的。

所述引发剂为碱金属的过硫酸盐或过氧化物，如过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过氧化丁二酸等，优选过硫酸铵、过硫酸钾。用量为聚合体系中去离子水重量的0.05-0.3%，优选0.07-0.15%。

所述缓冲盐为碳酸铵、碳酸钠或焦磷酸钠，优选碳酸铵。用量为聚合体系中去离子水重量的0.05-0.45%，优选0.1-0.3%。

所述链转移剂为甲醇、乙醚、二氯甲烷等，优选甲醇。用量为聚合体系中去离子水重量的0.1-0.8%，优选0.3-0.6%。

所述全氟烷基乙烯基醚为共聚单体，选自全氟甲基乙烯基醚（PMVE）或全氟丙基乙烯基醚（PPVE），优选全氟丙基乙烯基醚（PPVE）。用量为聚合体系中去离子水重量的0.3-3%，优选0.8-1.6%。

本发明通过调整聚合助剂配方，对分散剂和稳定剂配比优化，既保证聚合体系的稳定，又可以增大初级粒子粒径，；同时通过控制改性单体的投加时间及搅拌速度，使所得分散液的初级粒子呈饱满球状，当分散液涂覆基材表面后，涂层硬度提高，且表面更加光滑。本发明所得含氟聚合物分散液，经浓缩后，平均粒径较大，光泽度高，熔融性好。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

在容积为50L的高压反应釜中，加入30L去离子水，25g的过硫酸铵，35g碳酸铵，150g含量为10%的全氟辛酸铵溶液，200g甲醇，1.2kg石蜡，然后密闭反应釜，启动搅拌，搅拌速度为28转/分钟，将反应釜升温至50℃，对反应釜进行抽空、置换操作，并进行氧含量测试，当反应釜中氧含量≤20PPM为合格。氧含量合格后将釜温升至75℃并且向反应釜中加入TFE单体至釜压1.8MPa，开始反应，当TFE单体投料量达到0.8kg后向反应釜中加入380g全氟丙基乙烯基醚（PPVE），反应中不断向反应釜中补加TFE单体以保证釜内压力恒定在1.8MPa，注意降温，及时带走反应放出的热量，保证聚合稳定恒定在75℃。当TFE单体投料量达到14kg后停止反应，回收气相单体，降温出料，分离石蜡，得到可熔融加工含氟树脂的聚合液，经后处理浓缩得到固体含量60%（重量）该高光泽性可熔融加工的含氟树脂分散液。

实施例2

按照实施例1的方法制备含氟聚合物分散液，其中，将全氟丙基乙烯基醚（PPVE）改为全氟甲基乙烯基醚（PMVE）。

实施例3

按照实施例1的方法制备含氟聚合物分散液，其中，仅将全氟辛酸铵溶液改为150g含量为15%的全氟聚醚羧酸盐。

对比例

在容积为50L的高压反应釜中，加入30L去离子水，20g的过硫酸铵，35g碳酸铵，450g含量为10%的全氟辛酸铵溶液，200g甲醇，1.2kg石蜡，380g全氟丙基乙烯基醚（PPVE），然后密闭反应釜，启动搅拌，搅拌速度为58转/分钟，将反应釜升温至50℃，对反应釜进行抽空、置换操作，并进行氧含量测试，当反应釜中氧含量≤20PPM为合格。氧含量合格后将釜温升至75℃并且向反应釜中加入TFE单体至釜压1.8MPa，开始反应，反应中不断向反应釜中补加TFE单体以保证釜内压力恒定在1.8MPa，注意降温，及时带走反应放出的热量，保证聚合稳定恒定在75℃。当TFE单体投料量达到14kg后停止反应，回收气相单体，降温出料，分离石蜡，得到可熔融加工含氟树脂的聚合液，经后处理浓缩得到固体含量60%（重量）常规可熔融加工的含氟树脂分散浓缩液。

测试方法：

光泽度的方法为:测定入射角60°的光反射率。

平均粒径的测试方法为：使用马尔文激光粒径测试仪进行测试。结果见表1。

表1测试数据

性能	平均粒径（μｍ）	光泽度
			实施例1	0.34	33.6-35.4
实施例2	0.32	31.2-32.5
			实施例3	0.29	29.2-31.1
对比例	0.22	20.1-23.4

从表1中可以看出，实施例1-3采用本发明方法所得聚合物分散液经浓缩后浓缩液平均粒径较大，光泽度较高；而对比例采用常规方法所得分散浓缩液各方面相比之下较差；并且，在熔融粘度方面，本发明实施例与对比例相比基本一致。因此，采用本发明制备方法得到的含氟聚合物分散液整体性能良好，光泽度突出。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种高光泽性可熔融含氟聚合物分散液的制备方法，其特征在于，在含有引发剂、缓冲盐、稳定剂、链转移剂和分散剂的去离子水介质中，四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚低速共聚，所得母液经浓缩，生成含氟聚合物分散液；其中，当四氟乙烯的投料量达到总量的2-12%，加入全氟烷基乙烯基醚。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当四氟乙烯的投料量达到总量的3-8%时，加入全氟烷基乙烯基醚。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低速为28-45转/分。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂为全氟己酸、全氟庚酸或全氟聚醚羧酸中的一种或两种以上，优选全氟辛酸铵。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂投加量为聚合体系中去离子水重量的0.01-0.15%。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所选稳定剂为石蜡或碳原子数≥12的饱和烃。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所选稳定剂投加量为聚合体系中去离子水重量的2-10%。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为碱金属的过硫酸盐或过氧化物。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲盐为碳酸铵、碳酸钠或焦磷酸钠；所述链转移剂为甲醇、乙醚或二氯甲烷中的一种或两种以上。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述全氟烷基乙烯基醚为共聚单体，选自全氟甲基乙烯基醚（PMVE）或全氟丙基乙烯基醚（PPVE）。