JP2009516066A - フルオロポリマー組成物 - Google Patents
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実施例で報告される溶融クリープ粘度、標準比重(SSG)、溶融流量(MFR)、コア/シェルポリマー組成、および平均コア/シェルポリマー粒径(RDPS)の測定手順は、本明細書で早期に開示されている。溶融粘度の測定もまた本明細書で早期に開示されている。実施例で開示されるコア/シェルポリマーおよび別個の溶融成形可能なパーフルオロポリマーの全ては、350℃および101s-1の剪断速度で約5×104Pa・s未満の溶融粘度を示した。
本比較例は、FEPがシェルであるコア/シェルポリマーを製造する実施例との比較のための典型的な高機能FEPを単独で形成するための重合を示す。
シェルポリマーがFEPであり、そしてコア対シェルの割合が広く変わるときのコア/シェルポリマーを本実施例で製造する。約1.5の長さ対直径比および10ガロン(37.9L)の水容量を有する円筒形で水平の、水外套付き、パドル撹拌のステンレススチール反応器に、50ポンド(22.7kg)の脱塩水と330mLの水中パーフルオロオクタン酸アンモニウム界面活性剤の20重量%溶液とを装入した。反応器パドルを46rpmでかき混ぜながら、反応器を60℃に加熱し、3回排気し、テトラフルオロエチレン(TFE)でパージした。反応器温度を次に103℃に上げた。温度が103℃で定常になった後、TFEを使用して反応器の圧力を250psig(1.75MPa)に上げた。水中1.04重量%APSと0.94重量%KPSとからなる50ミリリットルの開始溶液を反応器に注入し、次にこの同じ開始剤を0.5mL/分で加えた。反応器圧力の10psig(70kPa)降下によって示唆されるように重合が始まった後、追加のTFEを0.2ポンド(90.7g)/分で10分間加えた。2ポンド(907g)のTFEを重合開始後にフィードした後、TFEフィードを停止し、次に、開始剤を依然としてフィードしながら反応器内容物を10分間かき混ぜた。かき混ぜ機および開始剤ポンプを停止し、次に1280mLのHFPを反応器に加えた。かき混ぜを再開させ、同じ溶液を10mL/分の速度で使用して重合開始を再開させた。反応器圧力をTFEで600psi(4.1MPa)に上げた。PEVEの92mLのアリコートを反応器に加え、次に1mL/分PEVEおよび0.2ポンド(90.87g)/分TFEを反応の残りの間中ずっと加えた。追加の20ポンド(9070g)のTFEを反応させた後、PEVE注入を停止した。バッチについて計24ポンド(10.9kg)に向けて、もう2ポンド(907g)のTFEをフィードし、次に比較例Aと同様の方法でバッチを終わらせた。得られたTFE/HFP/PEVE共重合体の分散系の固形分含有率は35.8重量%であり、未加工分散粒径(RDPS)は0.246μmであった。ポリマーを比較例Aと同様の方法で仕上げた。このコア/シェルポリマーの組成およびその特性の詳細は、表1に実施例1として提示する。
実施例2〜6は、重合の各段階中にフィードされるTFEの相対的な量を変えることによってコアとシェルとの割合を変更して、実施例1と同様の方法で製造した。詳細を下の表1に与える。
本比較例は、PTFEが非溶融流動性であることを検証するべく、TFEを重合させて上の実施例1〜6のコア/シェルポリマーで、および後に続く実施例で非溶融流動性PTFEを製造するために用いられる本質的に同じ条件下でのPTFE単独の重合を示す。
これらの実施例は、全体コア/シェルポリマーについておよびシェルFEPについて、おおよそ同じコア含有率のならびに様々なHFPおよびPEVE含有率のコア/シェルポリマーを示す。
これらの実施例は、重合で重合開始剤濃度を上げてMFRをさらに上げるようにFEPシェルを形成する効果を示す。
これらの実施例は、コア/シェルポリマーのMFRを変えるために、唯一の開始剤として過硫酸アンモニウムを使用し、そしてほとんど一定のコア含有率で開始剤濃度を変えたコア/シェルポリマーの製造を示す。
本比較例は、本質的に同じPFAを含有するコア/シェルポリマーと比較するために典型的な高機能PFAを単独で製造するための共重合を示す。
本実施例は、シェルが比較例Cと本質的に同じPFAであるコア/シェルポリマーの製造を示す。
実施例21〜24を実施例20に記載されたように製造した。コアポリマー対シェルポリマーの比を、重合の第1段階で消費されるTFEおよび重合の第2段階で消費されるTFEの比を変えることによって変更した。実施例20〜24についての具体的な詳細を下の表5に与える。
本比較例は、コア/シェルポリマーとの比較のための異なる典型的なPFA単独の製造を示す。
本実施例は、シェルポリマーが比較例Dと本質的に同じものであるコア/シェルポリマーの製造を示す。
実施例26〜45を実施例25に記載されたように製造した。コアポリマー対シェルポリマーの比を、重合の第1および第2段階で消費されるTFEの比を変えることによって変更した。さらに、ポリマー中のPPVE含有率を、重合中に加えられる速度だけでなく、反応器にプレ装入されたPPVEの量を両方とも変えることによって体系的に変化させた。具体的な詳細を下の表6に与える。
本実施例は、溶融成形可能なパーフルオロポリマー単独とブレンドされる、コンセントレートとしての本発明のコア/シェルポリマーの使用を示す。
本実施例は、溶融成形可能なパーフルオロポリマー単独とブレンドされる、コンセントレートとしての本発明のコア/シェルFEPポリマーの使用を示す。
本比較例は、押出によるPTFE微粉とFEP粉末との溶融ブレンドでのPTFE/FEP組成物の調製を示す。
本比較例は、押出によるPTFE微粉とFEPペレットとの溶融ブレンドでのPTFE/FEP組成物の調製を示す。
本比較例は、押出によるPTFE微粉とPFAペレットとの溶融ブレンドでのPTFE/PFA組成物の調製を示す。
本実施例は、FEP水性分散系と超高分子量PTFE水性分散系とのブレンドを記載する。ポリマーC(非溶融流動性PTFE)。FEPは比較例Aによって製造したものである。PTFE水性分散系は下記のように製造した。
本実施例は、比較例AのFEP水性分散系(FEP)と次の段落に記載されるように製造した小粒子高分子量(非溶融流動性)PTFEとのブレンドを記載する。
本実施例は、比較例DのPFA分散系と次の段落で製造するような、HFP改質剤を含有する、高分子量PTFEとのブレンドを記載する。約1.5の長さ対直径比および10ガロン(37.9L)の水容量を有する円筒形で水平の、水外套付き、パドル撹拌のステンレススチール反応器に、19.5kgの脱塩水と、709グラムのパラフィンワックスと、3.13mLのパーフルオロオクタン酸アンモニウム分散剤(C−8)の20重量%溶液と、98mLの水中FeCl2・4H2Oの0.1重量%溶液と、101mLの水中CuCl2・2H2Oの0.1重量%溶液とを装入した。反応器パドルを46rpmでかき混ぜながら、反応器を65℃に加熱し、3回排気し、テトラフルオロエチレン(TFE)でパージした。反応器温度を次に91℃に上げた。温度が91℃で定常になった後、520mLの水中ジスクシニルペルオキシドの2重量%溶液をできるだけ迅速に注入した。次に、TFEを使用して反応器の圧力を350psigに上げる前に29.5mLのヘキサフルオロプロピレン(HFP)を注入した。反応器圧力の15psig(0.07MPa)降下によって示唆されるように、重合が始まった後、追加のTFEを0.3ポンド/分(0.14kg/分)の速度で反応器に加え、反応器およびその内容物の温度を93℃に上げた。1.5ポンド(0.68kg)のTFEが反応した後、パーフルオロオクタン酸アンモニウムの2重量%水溶液を、反応の残りの間40mL/分の速度で加えた。29.6ポンド(13.4kg)のTFEが消費された後、TFEおよびC−8溶液フィートを停止することによって反応を終わらせ、反応器圧力が175psig(1.20MPa)に達するまで、反応器の内容物に反応することを続行させた。TFEがフィードされていた時間として測定される反応の長さはおおよそ31分であった。内容物をポリケトルから排出させ、上澄ワックスを除去した。未加工分散系の固形分含有率は42.3重量%であり、RDPSは205nmであった。分散系の一部を11重量%固形分に希釈し、激しいかき混ぜ条件下に炭酸アンモニウムの存在下に凝固させた。凝固した分散系(微粉)を液体から分離し、150℃で3日間乾燥させた。PTFE樹脂は2.186のSSG、380℃で4×109Pa・sの溶融クリープ粘度、および0.45重量%のHFP含有率を有する。
本実施例は、比較例DのPFA分散系と次の段落に記載されるように製造した重合したままの微小粒子PTFE(非溶融流動性PTFE)とのブレンドを記載する。
本実施例は、非常に少量の非溶融流動性PTFEを含有するコア/シェルポリマーの製造を示す。
これらの実施例は、コアが非溶融流動性PTFEであり、そしてシェルが比較例Cの溶融加工可能PFAであるコア/シェルポリマーであって、コア含有率が高い量にまで及ぶポリマーの製造を示す。
本実施例は、コア/シェルポリマーの溶融混合によって得られる、本発明の溶融混合組成物の使用から生じる改良された射出成形品に関する。
曲げ寿命−MIT曲げ寿命の測定手順はASTM D2176に一致しており、本実施例に報告されるMIT曲げ寿命値は、1.27mm厚さのフィルムを成形するためのチェースの厚さが50ミル(1.27mm)厚さであったことを除いて、60ミル(1.5nm)厚さのプラークの圧縮成形について実施例の初めに試験手順下で開示されたものと同じ方法で圧縮成形された50ミル(1.27mm)厚さのフィルムに関して測定した。より厚いフィルム(先行実施例での0.21mm厚さのフィルムより厚い)の使用は、曲げ試験で必要とされる時間を短縮し、それによってはるかにより小さいMIT曲げ寿命数(サイクル)をもたらす。1.27mm厚さのフィルムに関して測定されたMIT曲げ寿命は、1.27mmMIT曲げ寿命として記載することができる。
コア/シェルポリマー、ステート1およびステート2を、80MPaの射出圧力でPFA1およびPFA2と比較する。ステート2およびPFA2はまた、120MPaでも比較する。表8および9は、それぞれ80MPaおよび120MPaの射出圧力についての結果をまとめる。
Claims (10)
- 非溶融流動性ポリテトラフルオロエチレンと、溶融成形可能なパーフルオロポリマーとを含む溶融混合組成物であって、前記ポリテトラフルオロエチレンが前記ポリテトラフルオロエチレンと前記溶融成形可能なパーフルオロポリマーとを合わせた重量の少なくとも約4重量%を構成し、溶融状態において、剪断を増加させるとチキソトロピーを示すことを特徴とする組成物。
- 前記チキソトロピーが、キャピラリー流動計法によって測定される場合、溶融状態において前記組成物に加えられる剪断速度を約10s-1から約100s-1に増加させるときに、溶融成形可能なパーフルオロポリマー単独の場合の同じ剪断速度における溶融粘度の減少よりも少なくとも約10%大きい溶融粘度の減少によって特徴付けられることを特徴とする請求項1に記載の溶融混合組成物。
- 前記減少が少なくとも100%であることを特徴とする請求項2に記載の溶融混合組成物。
- 前記溶融成形可能なパーフルオロポリマー単独に対する破断点伸びと少なくとも同じ高さの破断点伸びを示すことを特徴とする請求項1に記載の溶融混合組成物。
- 前記組成物に対する前記破断点伸びが存在し、前記ポリテトラフルオロエチレンと前記溶融成形可能なパーフルオロポリマーとを合わせた重量の少なくとも約15重量%までを前記ポリテトラフルオロエチレンが構成することを特徴とする請求項4に記載の溶融混合組成物。
- 前記破断点伸びが少なくとも250%であることを特徴とする請求項5に記載の溶融混合組成物。
- 前記ポリテトラフルオロエチレンが前記ポリテトラフルオロエチレンと前記溶融成形可能なパーフルオロポリマーとを合わせた重量を基準として約75%までを構成することを特徴とする請求項1に記載の溶融混合組成物。
- 溶融成形可能なパーフルオロポリマーを含む連続相中に非溶融流動性ポリテトラフルオロエチレンを含むサブマイクロメートル−サイズ粒子の分散系を含む溶融混合組成物であって、前記分散系が、溶融状態において、剪断を増加させるとチキソトロピーを示すことを特徴とする組成物。
- 前記チキソトロピーが、キャピラリー流動計法によって測定される場合、溶融状態において前記組成物に加えられる剪断速度を約10s-1から約100s-1に増加させるときに、溶融成形可能なパーフルオロポリマー単独に対するものと同じ剪断速度における溶融粘度の減少より少なくとも約10%大きい溶融粘度の減少によって特徴付けられることを特徴とする請求項8に記載の組成物。
- 前記溶融成形可能なパーフルオロポリマー単独に対する破断点伸びと少なくとも同じ高さの破断点伸びを示すことを特徴とする請求項8に記載の溶融混合組成物。
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