DD116626B1

DD116626B1 - Verfahren zur herstellung eines modifizierten polytetrafluoraethylen-feinpulver

Info

Publication number: DD116626B1
Application number: DD18309574A
Authority: DD
Inventors: Peter Dietrich; Armin Ferse; Guenter Engler; Harald Grimm; Udo Gross; Dietmar Handte; Klaus Lunkwitz; Dietrich Prescher; Juergen Schulze; Wilfried Schenk
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1974-12-17
Filing date: 1974-12-17
Publication date: 1986-10-29
Also published as: DD116626A1; DD116626C2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines modifizierten Polytetrafluoräthylen-Feinpulvers, bei dem Polytetrafluorethylen mit Zusatzstoffen bestrahlt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß ungesintertes Polytetrafluorethylen beim Bestrahlen mit energiereichen Strahlen hinreichender Energie und Leistung zu einem rieselfähigen, frei fließenden Feinpulver umgewandelt wird. Die chemischen Eigenschaften des Polytetrafluoräthylens, insbesondere die hohe Beständigkeit gegen die Einwirkung von Chemikalien, bleiben dabei weitestgehend erhalten.

Es ist weiterhin bekannt, daß ein Polytetraf luoräthylen-Feinpulver, kombiniert mit anderen Produkten, insbesondere Hochpolymeren, oder allein, als Gleit- oder Schmierstoff bzw. zur Herstellung von Oberflächen oder Überzügen mit speziellen Eigenschaften eingesetzt werden kann.

Bedeutungsvoll sind insbesondere die PTFE-Kombinationen mit anderen Hochpolymeren für Lagermaterialien.

Ebenfalls ist bekannt, daß durch Vermählen auch in Spezialmühlen bei gleichzeitiger Kühlung bis zur Temperatur des flüssigen Stickstoffs nicht die für die genannten Einsatzzwecke notwendige geringe Teilchengröße des PTFE-Feinpulvers im μπη-Bereich erzielt werden kann.

Nachteilig bei den bisher bekannten PTFE-Feinpuivertypen ist, daß trotz der erzielbaren geringen Teilchengröße es schwierig ist, das PTFE mit anderen Produkten, insbesondere Hochpolymeren, von gewünschter Art und Konzentration zu mischen, was auf die abhäsiven Eigenschaften des PTFE zurückzuführen ist.

Es wurde auch bereits PTFE in Gegenwart einer Kombination von Sauerstoff mit Wasserstoff und/oder Halogenmethan bestrahlt, was zu einem beschleunigten Abbau des PTFE zu niedermolekularen PTFE-Wachsen führt (US-PS 3838030).

Weiterhin wurden den durch Bestrahlung des PTFE erhaltenen Abbauprodukten außerhalb der Bestrahiungszone (OD-PS

112197) oder sofort (DD-PS 112590) niedermolekulare Reaktanten, wie Amine, Alkohole, organische Säuren usw., zugesetzt, wobei man substituierte und funktionalisierte hochfluorierte Kohlenwasserstoffderivate, wie schwefel- und chlorhaltige Kondensate, d. h. wachsartige oder flüssige Produkte erhält. Ein frei fließendes PTFE-Feinpulver wird nach dem Verfahren nicht erhalten.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist ein PTFE-Feinpulver mit einer Teilchengröße im μπη-Bereich, das für die Verarbeitung, insbesondere für die Kombination mit anderen Produkten, speziell anderen Hochpolymeren, die notwendigen lipophilen und/oder hydrophilen Eigenschaften aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung Technische Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung eines Feinpulvers mit im bestimmten Ausmaß lipophilen und hydrophilen Eigenschaften zu schaffen.

Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Polytetrafluorethylen zusammen mit Ammoniumsalzen, Harnstoff, Isocyanaten, Aminen, Aminoalkoholen, Alkoholen, Aldehyden oder organischen Säuren mit energiereicher Strahlung bei Bestrahlungsdosen von 10* bis 8 · 10⁸ rad und Temperaturen unter 170⁰C bestrahlt wird. Die Zusatzstoffe können einzeln oder in Mischungen eingesetzt werden. Vorteilhaft ist es. Zusatzstoffe bis zu 25% des Polytetrafluoräthylens zuzusetzen.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Feinpulver mit verbesserten Verarbeitungseigenschaften, insbesondere der besseren Mischbarkeit mit anderen Produkten, speziell Hochpolymeren, erhalten wird.

Da es sich beim strahlenchemischen Vorgang in Gegenwart von Zusatzstoffen um Reaktionen handelt, die nicht in homogener Phase verlaufen, ist eine gute Vermischung des PTFE mit den Zusatzstoffen notwendig, was vorzugsweise durch gemeinsames Vermählen erzielt wird.

Die gute Durchmischung des unbestrahlten PTFE mit den Zusatzstoffen ist bei verschiedenen FTFE-Ausgangsmaterialien nicht immer ideal zu erreichen. Diese Schwierigkeit kann vorteilhaft durch eine Abwandlung des Verfahrens umgangen werden, indem das PTFE separat bestrahlt wird und erst anschließend mit den Zusatzstoffen, z. B. in einer geeigneten Mühle, kontaktiert und zur Reaktion gebracht wird,

Die strahlenchemische Reaktion kann mit jeder Strahlenart hinreichender Energie und Leistung kontinuierlich oder diskontinuierlich, vorzugsweise mit einem Elektronenbeschleuniger oder einer Gammaquelle, durchgeführt werden. Die Bestrahlungsbedingungen werden dabei so gewählt, daß zu starke Erwärmungen, welche zur Verklumpung des PTFE und Verdampfung der Zusatzstoffe führen, vermieden werden

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben:

Ausfü hrungsbeispiele

Beispiel 1

350g PTFE wurden mit 50g Ammoniumcarbonat in einer Schlagkreuzmühle gemischt und auf einer Palette ausgebreitet. Über eine Transporteinrichtung wurde die Palette dem Strahlenfeld eines Elektronenbeschleunigers zugeführt und bis zum Erreichen einer Dosis von 100 Mrad der Bestrahlung ausgesetzt. Das Bestrahlen wurde zum Abkühlen und weiteren Homogenisieren unterbrochen. Die maximale Temperatur betrug 110°C. Anschließend wurde das Bestrahlungsprodukt 1 Std. in einer Schwingmühle gemahlen.

Das Material hat eine durchschnittliche Teilchengröße von 3/u.m und läßt sich in Epoxidharz einarbeiten. Nach 12 Std. war noch keine Sedimentation zu beobachten. Dagegen läßt sich unbestrahltes sowie unter Ausschluß von Zusatzstoffen mit der gleichen Dosis bestrahltes PTFE auch bei Anwendung hoher Scherkräfte nicht einarbeiten. Es agglomeriert und schwimmt auf bzw. setzt sich ab. Ein strahlenchemisch hergestelltes PTFE-Wachs ist ebenfalls nicht einzuarbeiten und homogen in Epoxidharz zu verteilen.

Beispiel 2

350g PTFE wurden mit einer Schlagkreuzmühle gemahlen und auf einer Palette ausgebreitet. Über eine Transporteinrichtung wurde die Palette dem Strahlenfeld eines Elektronenbeschleunigers zugeführt und bis zum Erreichen einer Dosis von 50 Mrad der Bestrahlung ausgesetzt. Das Bestrahlen wurde zum Abkühlen und weiteren Homogenisieren unterbrochen. Die maximale Temperatur betrug 155⁰C. Nach dem Bestrahlen wurde das Bestrahlungsprodukt 5 Std. in einer Schwingmühle mit 75g Cetylarnin vermählen. Das Material hat eine durchschnittliche Teilchengröße von 4μπι und läßt sich in Epoxidharz einarbeiten. Nach 12 Std. war noch keine Sedimentation zu beobachten. Dagegen läßt sich unbestrahltes PTFE auch bei Anwendung hoher Scherkräfte nicht einarbeiten. Es agglomeriert und schwimmt auf. Ein strahlenchemisch hergestelltes PTFE-Wachs ist ebenfalls nicht einzuarbeiten und homogen in Epoxidharz zu verteilen.

Beispiel 3

300g PTFE wurden in einer ^Co-y-Quelle bei 22°Cund einem Zusatz von 20 g Butylisocyanatbiszur Absorption von 2 · 10⁷ rad bestrahlt. Das Material hat eine durchschnittliche Teilchengröße von 6/um und zeigt eine gute Organophilie. Es läßt sich mit Hilfe eines mäßig schnell laufenden Rührers ohne besonderen Aufwand, z. B. in Polyurethan, einarbeiten und homogen verteilen, während unbestrahltes und unter Ausschluß von Zusatzstoffen mit der gleichen Dosis bestrahltes PTFE sowie ein strahlenchemisch hergestelltes PTFE-Wachs nicht einzuarbeiten ist.

Beispiel 4

200g PTFE wurden mit 10g Acrolein und 10g Harnstoff in einer Schlagkreuzmühle gemahlen und auf einer Palette dem Strahlenfeld eines Elektronenbeschleunigers zugeführt. Die Beschleunigungsspannung betrug 105OkV und die Stromstärke 6mA. Nach dem Erreichen von 80 Mrad wurde die Bestrahlung unterbrochen und das Produkt 2 Std. in einer Schwingmühle gemahlen. Der Bestrahlungs- und Mahlvorgang wurde dreimal wiederholt. Die Temperatur lag dabei unter 80°C. Das Material mit einer durchschnittlichen Teilchengroße unter 3Mm hat ausgezeichnete lipqphile Eigenschaften. Eine homogene Verteilung in z. B. Paraffinöl ist unter Anwendung eines mäßig schnell laufenden Rührers problemlos möglich. Auch in diesem Fall agglomeriert aber unbestrahltes und unter Ausschluß von Zusatzstoffen mit der gleichen Dosis bestrahltes PTFE sowie ein strahlenchemisch hergestelltes PTFE-Wachs und ist nicht mit Paraffinöl zu vermischen.

Beispiel 5

300g PTFE wurden in einer ⁶⁰Co-T-QUeIIe bei 22°Cbiszu Absorption von 5 · 10^erad bestrahlt und im Anschluß daran mit 50g Acrylsäure vermählen. Das Material wurde mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die durchschnittliche Teilchengröße beträgt 20μΓη. Das Material ist hydrophil und mit reinem Wasser netzbar. Im Gegensatz dazu läßt sich das als Ausgangsmaterial benutzte PTFE durch reines Wasser nicht benetzen, es ballt sich zusammen und schwimmt überraschenderweise auf. Auch ein unter Ausschluß von Zusatzstoffen mit der gleichen Strahlendosis bestrahltes PTFE ist mit reinem Wasser nicht zu benetzen. Ebenso verhält sich ein strahlenchemisch hergestelltes PTFE-Wachs. Eine Benetzung und Verteilung in reinem Wasser ist bei diesem Produkt selbst nach einem Mahlprozeß ausgeschlossen.

Beispiele

300g PTFE wurden in einer ⁶⁰Co-^-QUeIIe bei 22°C bis zur Absorption von 800 Mrad zusammen mit 40g Äthanolamin bestrahlt. Das Material hat eine durchschnittliche Teilchengröße unter 3μπη und zeigt eine gute Lipophilie unter Hydrophilie. Es ist mit reinem Wasser netzbar. Im Gegensatz dazu läßt sich das als Ausgangsmaterial benutzte PTFE durch reines Wasser nicht benetzen, es ballt sich zusammen und schwimmt überraschenderweise auf. Auch ein unter Ausschluß von Zusatzstoffen mit der gleichen Strahlendosis bestrahltes PTFE ist mit reinem Wasser nicht zu benetzen. Ebenso verhält sich ein strahlenchemisch hergestelltes PTFE-Wachs. Eine Benetzung und Verteilung in reinem Wasser ist bei diesem Produkt selbst nach einem Mahlprozeß ausgeschlossen.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Herstellung eines modifizierten Polytetrafluoräthylen-Feinpulvers, bei dem Polytetrafluorethylen mit Zusatzstoffen bestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Polytetrafluorethylen zusammen mit Ammoniumsalzen, Harnstoff, Isocyanaten, Aminen, Aminoalkoholen, Alkoholen, Aldehyden oder organischen Säuren mit energiereicher Strahlung bei Bestrahlungsdosen von 10^e bis8 · 10⁸rad und Temperaturen unter 170⁰C bestrahlt wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsarten vorzugsweise beschleunigte Elektronen und/oder Gammastrahlen verwendet werden.
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe einzeln oder in Mischungen eingesetzt werden.
4. Verfahren nach Punk 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe bis 25% des Polytetrafluoräthylens betragen.