JP3771908B2 - ポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリテトラフルオロエチレン含有粉体およびその製造方法に関し、詳しくは、流動性に優れたポリテトラフルオロエチレン含有粉体およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリテトラフルオロエチレン粉体は、高結晶性であり、かつ分子間力が低いので、わずかな応力で繊維化する性質を有している。
このポリテトラフルオロエチレン粉体を難燃化樹脂に添加した場合、樹脂中でポリテトラフルオロエチレン粉体が繊維化し、難燃化樹脂の燃焼時に火炎滴の滴下を抑え、延焼抑制に効果があることが知られている。
また、ポリテトラフルオロエチレン粉体を熱可塑性樹脂に添加した場合、樹脂中でポリテトラフルオロエチレン粉体が繊維化し、樹脂の溶融張力を高め、ブロー成形でのドローダウン防止、射出成形でのジェッティング防止、発泡成形での比重低減、押出成形での外観向上、充填材を含む樹脂組成物での充填材の分散性促進に効果があることが知られている。
【0003】
しかしながら、ポリテトラフルオロエチレン粉体は、わずかな応力で繊維化するため、その製造時、輸送時などにおいて、僅かな剪断応力を受けたときに繊維化が起こって塊となりやすく、流動性が悪くなるという問題を有していた。そのため、流動性の悪いポリテトラフルオロエチレン粉体は、製品の出荷前における袋詰め時や熱可塑性樹脂への添加時の取扱性が非常に悪くなるという問題を有していた。
【0004】
ところで、ポリテトラフルオロエチレンは、多くの熱可塑性樹脂に対して相溶性が低いため、ポリテトラフルオロエチレン粉末を熱可塑性樹脂に単に添加しただけでは、樹脂中にポリテトラフルオロエチレン粉末を均一に分散させることは困難である。そこで、樹脂への分散性が向上したポリテトラフルオロエチレン粉体として、ポリテトラフルオロエチレンの水性分散液および熱可塑性重合体の水性分散液の混合液を共凝固またはスプレードライにより粉体化したポリテトラフルオロエチレン含有粉体が、特開平11−124478号公報などに提案されている。
【0005】
このポリテトラフルオロエチレン含有粉体は、熱可塑性重合体の存在により繊維化しにくく、その流動性はポリテトラフルオロエチレンのみの粉体に比べれば改善されているものの、粉体の取扱性が良好になるほどの流動性の改善は得られなかった。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−124478号公報(第2−10頁)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明の目的は、流動性に優れ、熱可塑性樹脂へ分散性が良好なポリテトラフルオロエチレン含有粉体、およびこのようなポリテトラフルオロエチレン含有粉体を得るための製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造方法は、(A)ポリテトラフルオロエチレンと、(B)52〜57℃のガラス転移温度を有する熱可塑性重合体とを含有し、かつ固形分中の(A)ポリテトラフルオロエチレンの含有量が40〜70質量%であり、固形分中の(B)熱可塑性重合体の含有量が30〜60質量%である水性分散液に、凝固剤を添加し、水性分散液中に含まれる(A)ポリテトラフルオロエチレンおよび(B)熱可塑性重合体を凝固させてスラリーとした後、これを脱水し、さらに乾燥させるポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造方法であって、水性分散液中に含まれる(A)ポリテトラフルオロエチレンおよび(B)熱可塑性重合体を凝固させる際、(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度よりも20〜30℃高い温度で水性分散液中に含まれる(A)ポリテトラフルオロエチレンおよび(B)熱可塑性重合体を凝析させ、ついで(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度よりも30〜40℃高い温度で15分〜2時間加熱して凝析物を固化させることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉体は、(A)ポリテトラフルオロエチレンと、(B)熱可塑性重合体とを含有する粉体である。
[(A)ポリテトラフルオロエチレン]
本発明における(A)ポリテトラフルオロエチレンは、テトラフルオロエチレンモノマーを単独重合、またはテトラフルオロエチレンモノマーと共重合成分とを共重合させることにより得られるものである。共重合成分としては、(A)ポリテトラフルオロエチレンの特性を損なわない範囲で、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、フルオロアルキルエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル等の含フッ素オレフィン;パーフルオロアルキル(メタ)アクリレート等の含フッ素アルキル(メタ)アクリレートなどを用いることができる。共重合成分の含量は、テトラフルオロエチレンに対して10重量%以下であることが好ましい。(A)ポリテトラフルオロエチレンは、水性分散液として入手可能であり、このような水性分散液としては、旭硝子フロロポリマーズ社製のフルオンAD−1、AD−936、ダイキン工業社製のポリフロンD−1、D−2、三井デュポンフロロケミカル社製のテフロン(登録商標)30J等を代表例として挙げることができる。
【0011】
[(B)熱可塑性重合体]
本発明における(B)熱可塑性重合体は、52〜57℃のガラス転移温度(Tg)を有する熱可塑性重合体である。(B)熱可塑性重合体のTgが52℃未満では、高温高荷重下において粉体が固まりやすく、貯蔵安定性、粉体の取扱性や流動性の著しい低下を招く可能性があり、(B)熱可塑性重合体のTgが57℃を超えると、凝固による水性分散液中からの固形分の回収時に粗粒が多量に発生して、熱可塑性樹脂中において分散不良による成形外観が低下する傾向にある。ここで、(B)熱可塑性重合体のTgは、例えば、単量体a,b,cからなる共重合体の場合、以下のFox式で求められる。
1/Tg=ma/Tga+mb/Tgb+mc/Tgc
Tg:共重合体のTg[K]、ma:単量体aの質量分率、Tga:単量体aから得られるホモポリマーのTg[K]、mb:単量体bの質量分率、Tgb:単量体bから得られるホモポリマーのTg[K]、mc:単量体cの質量分率、Tgc:単量体cから得られるホモポリマーのTg[K]。
【0012】
(B)熱可塑性重合体は、単量体を重合して得られる重合体のTgが52〜57℃の重合体であればよく、特に制限はされないが、熱可塑性樹脂に配合する際の分散性の観点から、(B)熱可塑性重合体としては、熱可塑性樹脂との相溶性が高いものが好ましい。(B)熱可塑性重合体を構成する単量体の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、o−エチルスチレン、p−クロロスチレン、o−クロロスチレン、2,4−ジクロロスチレン、p−メトキシスチレン、o−メトキシスチレン、2,4−ジメチルスチレン等の芳香族ビニル系単量体;アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ドデシル、メタクリル酸ドデシル、アクリル酸トリデシル、メタクリル酸トリデシル、アクリル酸オクタデシル、メタクリル酸オクタデシル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル等の(メタ)アクリル酸エステル系単量体;アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体;無水マレイン酸等のα,β−不飽和カルボン酸;N−フェニルマレイミド、N−メチルマレイミド、N−シクロヒキシルマレイミド等のマレイミド系単量体;グリシジルメタクリレート等のグリシジル基含有単量体;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル系単量体;酢酸ビニル、酪酸ビニル等のカルボン酸ビニル系単量体;エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン系単量体;ブタジエン、イソプレン、ジメチルブタジエン等のジエン系単量体等を挙げることができる。これらの単量体は、単独であるいは2種以上混合して用いることができる。これらの単量体の中で熱可塑性樹脂との相溶性の観点から好ましいものとして、芳香族ビニル系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、シアン化ビニル系単量体を挙げることができる。
【0013】
[ポリテトラフルオロエチレン含有粉体]
本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉体中の(A)ポリテトラフルオロエチレンの含有量は、40〜70質量%であり、(B)熱可塑性重合体の含有量は、30〜60質量%である。(A)ポリテトラフルオロエチレンの含有量が40質量%未満では(あるいは(B)熱可塑性重合体の含有量が60質量%を超えると)、難燃化樹脂の燃焼時に火炎滴の滴下を抑える効果や、樹脂の溶融張力を高める効果を十分に発現させるための、ポリテトラフルオロエチレン含有粉体の添加量が増大する傾向にある。また、このようなポリテトラフルオロエチレン含有粉体は、従来の製造方法で得ても十分な流動性を有しているので、後述のポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造方法で製造する必要もない。一方、(A)ポリテトラフルオロエチレンの含有量が70質量%を超えると(あるいは(B)熱可塑性重合体の含有量が30質量%未満では)、樹脂への分散性が不十分となる。
【0014】
本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉体の嵩密度は、0.40〜0.65g/cm3 である。粉体の嵩密度が0.40g/cm3 未満では、粉体の表面の凹凸が多く、流動性が悪くなる。一方、粉体の嵩密度が0.65g/cm3 を超えることは、粉体の組成上、困難である。ここで、嵩密度は、JIS K6721に準拠して測定される嵩密度である。
【0015】
[ポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造方法]
本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉体は、(A)ポリテトラフルオロエチレンと(B)熱可塑性重合体とを含有する(C)水性分散液に、凝固剤を添加し、(C)水性分散液中に含まれる(A)ポリテトラフルオロエチレンおよび(B)熱可塑性重合体を凝固させてスラリーとする凝固工程、スラリーを洗浄、脱水して脱水物を得る洗浄・脱水工程、脱水物を乾燥させる乾燥工程を経て製造することができる。
【0016】
(C)水性分散液を得る方法としては、(A)ポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液と(B)熱可塑性重合体粒子の水性分散液とを混合する方法;(A)ポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液中で(B)熱可塑性重合体を構成する単量体を重合する方法;(A)ポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液と(B)熱可塑性重合体粒子の水性分散液とを混合した分散液中で、エチレン性不飽和結合を有する単量体を乳化重合する方法などが挙げられる。
【0017】
(A)ポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液は、含フッ素界面活性剤を用いる乳化重合でテトラフルオロエチレンモノマーを単独重合、またはテトラフルオロエチレンモノマーと共重合成分とを共重合させることにより得ることができる。本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉体中では、ポリテトラフルオロエチレンが10μm以上の凝集体となっていないことが、本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉体を熱可塑性樹脂に配合添加した場合に、ポリテトラフルオロエチレンの分散性の点で好ましいことから、(A)ポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液中における(A)ポリテトラフルオロエチレン粒子の平均粒子径は、0.05〜1.0μmであることが好ましい。
【0018】
(B)熱可塑性重合体粒子の水性分散液は、界面活性剤を用いる乳化重合で(B)熱可塑性重合体を構成する単量体を重合させることにより得ることができる。界面活性剤としては、従来より乳化重合法において使用されている界面活性剤を用いることができ、例えば、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、アルキルリン酸エステル塩などが挙げられる。
【0019】
(C)水性分散液は、得られるポリテトラフルオロエチレン含有粉体中の(A)ポリテトラフルオロエチレンの含有量が40〜70質量%、(B)熱可塑性重合体の含有量が30〜60質量%となるように調製される。具体的には、(C)水性分散液の固形分中、(A)ポリテトラフルオロエチレンの含有量が40〜70質量%、(B)熱可塑性重合体の含有量が30〜60質量%となるように調製される。
【0020】
本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造方法は、凝固工程において、(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度よりも20〜30℃高い凝析温度で(C)水性分散液中に含まれる(A)ポリテトラフルオロエチレンおよび(B)熱可塑性重合体を凝析させ、ついで(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度よりも30〜40℃高い固化温度で15分〜2時間加熱して凝析物を固化させることを特徴とする。
【0021】
凝析温度が、(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度(℃)+20℃未満では、(A)ポリテトラフルオロエチレン粒子および(B)熱可塑性重合体粒子の凝集が不十分となり、得られるポリテトラフルオロエチレン含有粉体が微粉となり、流動性、取扱性が悪くなる。一方、凝析温度が、(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度(℃)+30℃を超えると、得られるポリテトラフルオロエチレン含有粉体が粗粒となり、流動性が悪化するとともに、熱可塑性樹脂への分散性が悪くなる。
【0022】
固化温度が、(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度(℃)+30℃未満では、(A)ポリテトラフルオロエチレンおよび(B)熱可塑性重合体の融着が不十分となり、得られるポリテトラフルオロエチレン含有粉体の嵩密度が小さくなるため、流動性、取扱性が悪くなる。一方、(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度(℃)+40℃を超える温度で加熱する条件では、過度の熱履歴を与えることになり凝集体の融着が著しく進行するため、熱可塑性樹脂に配合添加した場合に、ポリテトラフルオロエチレンの再分散性が低下する傾向にある。 また、固化温度にて加熱する時間(固化時間)が15分未満では、(A)ポリテトラフルオロエチレンおよび(B)熱可塑性重合体の融着が不十分となり、得られるポリテトラフルオロエチレン含有粉体の嵩密度が小さくなり、流動性、取扱性が低下する傾向にある。一方、固化時間が2時間を超えると、生産性が低下する傾向にある。固化時間は、好ましくは15分〜1時間である。
【0023】
凝固工程は、凝固槽を複数用意し、図1に示すような攪拌機11および加熱装置12付きの第1の槽13にて所定の凝析温度に加熱された水に(C)水性分散液および凝固剤を滴下した後、凝析物を含むスラリーを攪拌機14および加熱装置15付きの第2の槽16に移し、第2の槽16にて所定の固化温度にて所定時間加熱し、目的のポリテトラフルオロエチレン含有粉体を含むスラリーを得る連続方式;凝固槽にて所定の凝析温度に加熱された水に(C)水性分散液および凝固剤を滴下し、所定の凝析温度にて所定時間加熱した後、同じ凝固槽にて所定の固化温度にて所定時間加熱し、目的のポリテトラフルオロエチレン含有粉体を含むスラリーを得るバッチ方式、などによって行うことができる。
【0024】
凝固剤としては、従来より乳化重合系ポリマーの製造において使用されている凝固剤を用いることができ、例えば、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸アルミニウム、酢酸カルシウム、塩化カルシウム等の金属塩;塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸などが挙げられる。
【0025】
洗浄・脱水工程においてスラリーの洗浄、脱水を行う洗浄・脱水手段としては、従来から公知の真空濾過機、遠心脱水機、加圧脱水機などを用いることができる。また、これらを複数組み合わせて用いてもよい。
乾燥工程において脱水物を乾燥させる乾燥手段としては、従来から公知の乾燥機を用いることができ、例えば、気流乾燥機、流動乾燥機、熱風乾燥機、圧搾脱水押出機などが挙げられる。また、これら乾燥機を複数組み合わせて用いてもよい。
【0026】
以上説明した本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉体にあっては、(A)ポリテトラフルオロエチレンの含有量が高い(40〜70質量%)ものであっても、粉体の嵩密度が0.40〜0.65g/cm3 であるので、流動性に優れ、熱可塑性樹脂へ分散性が良好である。
また、本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造方法にあっては、凝固工程において、(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度よりも20〜30℃高い凝析温度で(C)水性分散液中に含まれる(A)ポリテトラフルオロエチレンおよび(B)熱可塑性重合体を凝析させ、ついで(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度よりも30〜40℃高い固化温度で15分〜2時間加熱して凝析物を固化させているので、粉体の嵩密度が0.40〜0.65g/cm3 であるポリテトラフルオロエチレン含有粉体を得ることができる。
【0027】
すなわち、従来のポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造方法では、(B)熱可塑性重合体の種類に応じて凝析温度および固化温度の設定を変更することはなかった。そのため、(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度が比較的低い場合には、凝析が進みすぎてポリテトラフルオロエチレン含有粉体が粗粒となり、粉体の嵩密度が0.40g/cm3 以上となることがなかった。一方、(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度が比較的高い場合には、固化が不十分となり、粉体の嵩密度が0.40g/cm3 以上となることがなかった。また、従来では、生産性の観点から、固化時間はできるだけ短くする傾向にあり、固化が不十分となり、粉体の嵩密度が0.40g/cm3 以上となることがなかった。
【0028】
本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉体は、少量の添加でも熱可塑性樹脂の燃焼時に火炎滴の滴下を抑えたり、熱可塑性樹脂の溶融張力を高めたりする改質剤として好適である。
熱可塑性樹脂としては、一般に知られている殆ど全ての熱可塑性樹脂が挙げられる。例えば、ポリスチレン(PS)、スチレン/アクリロニトリル共重合体樹脂(SAN)等のスチレン系樹脂、ポリメチルメチクリレート(PMMA)などのアクリル系ビニル重合体、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE)及びその変性品、芳香族ポリエステル樹脂(PET、PBT)、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリカプロアミド(ナイロン6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)などポリアミド樹脂(PA)、ポリオキシメチレン(POM)等が挙げられる。これらは2種以上の成分を併せて使用することもできる。さらに、グラフトコポリマーの様な相溶化剤を併用することもできる。
【0029】
【実施例】
以下、本発明を実施例を示して詳しく説明する。
諸物性の測定は以下のようにして行った。
[固形分濃度]
分散液を180℃で30分間乾燥して求めた。
[平均粒子径]
分散液を水で希釈したものを試料液として、米国MATEC社製CHDF2000型粒度分布計を用いて、MATEC社が推奨する標準条件で測定した。すなわち、専用の粒子分離用キャピラリー式カートリッジおよびキャリア液を用い、液性はほぼ中性、流速1.4ml/min、圧力約4000psi(2600KPa)および温度35℃を保った状態で、濃度約3%の希釈分散液0.1mlについて測定を行った。標準粒子径物質としては、米国DUKE社製の粒子径既知の単分散ポリスチレンを0.02μmから0.8μmの範囲内で合計12点用いた。
【0030】
[質量平均分子量]
ゲルパーミェーションクロマトグラフィー(島津製作所(株)製、LC−10Aシステム)において、カラム(昭和電工(株)製、K−806L)を用いて測定を行った。
[嵩密度]
JIS K6721に準拠して測定した。具体的には、嵩密度計を用いて、乾燥後に得られたポリテトラフルオロエチレン含有粉体100cm3 の質量を秤量して求めた。
【0031】
[フリーフロー性]
図2は、フリーフロー性の評価に使用された測定器であり、この測定器は、受け皿20がセットされる台座21と、筒口にシャッター22が設けられたロート23と、台座21の上方にロート23を保持する支持具24と、支持具24が固定された支柱25とから構成されるものである。この測定器を用いたフリーフロー性の評価は、以下のようにして行った。
まず、測定器を水平な場所に設置し、ロート23のシャッター22を閉じ、ロート23に100gの粉体を均一に入れた。
ついで、シャッターを開けて粉体を落下させ、すぐに台座21上にあらかじめ風袋が測定された受け皿20をセットした。受け皿20のセットと同時に、ストップウォッチで時間の計測を始め、10秒後に受け皿20を測定器から外した。粉体の入った受け皿を計量し、10秒間に落下した粉体の量を求めた。
以上の測定を2回行い、10秒間に落下した粉体の量の平均値を求め、これをフリーフロー性(g/10秒)とした。
【0032】
[実施例1]
((A)ポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液)
ポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液(旭硝子フロロポリマーズ社製、フルオンAD936、固形分濃度63.0質量%、ポリテトラフルオロエチレンに対して5質量%のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルを含む)83.3質量部に、蒸留水116.7質量部を添加し、固形分26.2質量%のポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液(A−1)を得た。この水性分散液(A−1)は、25質量%のポリテトラフルオロエチレン粒子および1.2質量%のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルを含むものである。
【0033】
((B)熱可塑性重合体粒子の水性分散液)
撹拌翼、コンデンサー、熱電対、窒素導入口を備えた反応容器に、蒸留水225質量部、メタクリル酸メチル80質量部、アクリル酸n−ブチル20質量部、n−オクチルメルカプタン0.2質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2.5質量部を仕込み、窒素気流下で内部の液温を60℃に昇温した。次いで、硫酸鉄(II)0.0005質量部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.0015質量部、ロンガリット塩0.3質量部および蒸留水5質量部からなる混合液を加え、単量体の重合を開始させた。重合の開始によって液温は95℃まで上昇した。その後、液温が80℃まで下がったところで、この状態を90分間保持して重合を完結させ、熱可塑性重合体粒子の水性分散液(B−1)を得た。この水性分散液(B−1)の固形分濃度は30.4質量%であり、熱可塑性重合体粒子の平均粒子径は0.08μmであった。また、熱可塑性重合体のガラス転移温度(Tg)は、57℃であり、質量平均分子量は50,000であった。
【0034】
((A)ポリテトラフルオロエチレンと(B)熱可塑性重合体とを含有する(C)水性分散液)
撹拌翼、コンデンサー、熱電対、窒素導入口を備えた反応容器に、ポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液(A−1)200質量部((A)ポリテトラフルオロエチレン固形分50質量部)をロータリーポンプ(東興産業(株)製、バイキングIC30S−D)を用いて仕込み、次いで、熱可塑性重合体粒子の水性分散液(B−1)164.5質量部((B)熱可塑性重合体固形分50質量部)を仕込み、攪拌しながら、混合液を80℃まで昇温した。液温が80℃になった状態で、1時間攪拌を続け、(A)ポリテトラフルオロエチレンと(B)熱可塑性重合体とを含有する水性分散液(C−1)を得た。
【0035】
(ポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造)
攪拌機、熱電対付きの反応容器に純水100質量部を加えて、82℃((B)熱可塑性重合体のTg+25℃)にまで昇温した。内部の温度が82℃になった時点で、5質量部の酢酸カルシウムを溶解した水溶液120質量部と、水性分散液(C−1)100質量部とを20分かけて滴下して固形物を析出させた。次いで、90℃((B)熱可塑性重合体のTg+33℃)まで内部を昇温して、この状態を36分間保持し、スラリーを得た。この後、このスラリーを脱水、洗浄、乾燥してポリテトラフルオロエチレン含有粉体を得た。このポリテトラフルオロエチレン含有粉体について、嵩密度およびフリーフロー性を測定した。結果を表1に示す。
【0036】
[実施例2]
(ポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造)
攪拌機、熱電対付きの反応容器に純水100質量部を加えて、80℃((B)熱可塑性重合体のTg+23℃)にまで昇温した。内部の温度が80℃になった時点で、5質量部の酢酸カルシウムを溶解した水溶液120質量部と、水性分散液(C−1)100質量部とを20分かけて滴下して固形物を析出させた。次いで、95℃((B)熱可塑性重合体のTg+38℃)まで内部を昇温して、この状態を36分間保持し、スラリーを得た。この後、このスラリーを脱水、洗浄、乾燥してポリテトラフルオロエチレン含有粉体を得た。このポリテトラフルオロエチレン含有粉体について、嵩密度およびフリーフロー性を測定した。結果を表1に示す。
【0037】
[実施例3]
(ポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造)
攪拌機、熱電対付きの反応容器に純水100質量部を加えて、80℃((B)熱可塑性重合体のTg+23℃)にまで昇温した。内部の温度が80℃になった時点で、5質量部の酢酸カルシウムを溶解した水溶液120質量部と、水性分散液(C−1)100質量部とを20分かけて滴下して固形物を析出させた。次いで、95℃((B)熱可塑性重合体のTg+38℃)まで内部を昇温して、この状態を60分間保持し、スラリーを得た。この後、このスラリーを脱水、洗浄、乾燥してポリテトラフルオロエチレン含有粉体を得た。このポリテトラフルオロエチレン含有粉体について、嵩密度およびフリーフロー性を測定した。結果を表1に示す。
【0038】
[実施例4]
((A)ポリテトラフルオロエチレンと(B)熱可塑性重合体とを含有する(C)水性分散液)
攪拌翼、コンデンサー、熱電対、窒素導入口、滴下口を備えた反応容器に、ポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液(旭硝子フロロポリマーズ社製、フルオンAD936、固形分濃度63.0質量%、ポリテトラフルオロエチレンに対して5質量%のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルを含む)66.7質量部((A)ポリテトラフルオロエチレン固形分40質量部)を、ロータリーローブポンプ(東興産業(株)製、バイキングIC30S−D)を用いて滴下口より仕込んだ。次いで、蒸留水163.3質量部とN−ラウロイルサルコシン酸ナトリウム3.5質量部とからなる混合液を加え、窒素気流を1時間通ずることによって反応容器内の雰囲気の窒素置換を行った。それから内部の温度を55℃まで昇温した。
【0039】
内部の温度が55℃になった時点で、過硫酸カリウム0.2質量部、蒸留水10質量部からなる混合液を加えて、所用攪拌動力が0.25kw/m3 となるように攪拌を調整してから、メタクリル酸メチル18質量部、t−ブチルハイドロパーオキサイド0.019質量部の混合物を滴下口より10分間かけて滴下を行うことによって、単量体の重合を開始した。重合開始から60分間、内部の温度を55℃に保持したのち、内部の温度を66℃まで昇温した。内部の温度が66℃になった時点でスチレン19.8質量部、アクリル酸n−ブチル13.2質量部、n−オクチルメルカプタン0.1質量部の混合物を90分かけて滴下口より滴下した。滴下終了後、この状態を60分間保持した。保持終了後、メタクリル酸メチル9質量部、n−オクチルメルカプタン0.05質量部の混合物を30分かけて滴下口より滴下した。滴下終了後、この状態を60分間保持したのち、重合を終了して(A)ポリテトラフルオロエチレンと(B)熱可塑性重合体とを含有する水性分散液(C−2)を得た((A)ポリテトラフルオロエチレン固形分13.6質量%、(B)熱可塑性重合体固形分20.4質量%)。
【0040】
一連の操作を通じて固形物の分離はみられず、得られた水性分散液(C−2)の固形分は34.0質量%であった。また、水性分散液(C−2)中の熱可塑性重合体粒子の平均粒子径は0.07μmであった。また、算出した熱可塑性重合体のガラス転移温度(Tg)は52℃であった。
【0041】
(ポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造)
攪拌機、熱電対付きの反応容器に純水100質量部を加えて、78℃((B)熱可塑性重合体のTg+26℃)にまで昇温した。内部の温度が78℃になった時点で、5質量部の酢酸カルシウムを溶解した水溶液120質量部と、水性分散液(C−2)100質量部とを20分かけて滴下して固形物を析出させた。次いで、90℃((B)熱可塑性重合体のTg+38℃)まで内部を昇温して、この状態を36分間保持し、スラリーを得た。この後、このスラリーを脱水、洗浄、乾燥してポリテトラフルオロエチレン含有粉体を得た。このポリテトラフルオロエチレン含有粉体について、嵩密度およびフリーフロー性を測定した。結果を表1に示す。
【0042】
[実施例5]
(ポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造)
攪拌機、熱電対付きの反応容器に純水100質量部を加えて、78℃((B)熱可塑性重合体のTg+26℃)にまで昇温した。内部の温度が78℃になった時点で、5質量部の酢酸カルシウムを溶解した水溶液120質量部と、水性分散液(C−2)100質量部とを20分かけて滴下して固形物を析出させた。次いで、92℃((B)熱可塑性重合体のTg+40℃)まで内部を昇温して、この状態を60分間保持し、スラリーを得た。この後、このスラリーを脱水、洗浄、乾燥してポリテトラフルオロエチレン含有粉体を得た。このポリテトラフルオロエチレン含有粉体について、嵩密度およびフリーフロー性を測定した。結果を表1に示す。
【0043】
[比較例1]
(ポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造)
攪拌機、熱電対付きの反応容器に純水100質量部を加えて、75℃((B)熱可塑性重合体のTg+18℃)にまで昇温した。内部の温度が75℃になった時点で、5質量部の酢酸カルシウムを溶解した水溶液120質量部と、水性分散液(C−1)100質量部とを20分かけて滴下して固形物を析出させた。次いで、90℃((B)熱可塑性重合体のTg+33℃)まで内部を昇温して、この状態を60分間保持し、スラリーを得た。この後、このスラリーを脱水、洗浄、乾燥してポリテトラフルオロエチレン含有粉体を得た。このポリテトラフルオロエチレン含有粉体について、嵩密度およびフリーフロー性を測定した。結果を表1に示す。
【0044】
[比較例2]
(ポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造)
攪拌機、熱電対付きの反応容器に純水100質量部を加えて、80℃((B)熱可塑性重合体のTg+23℃)にまで昇温した。内部の温度が80℃になった時点で、5質量部の酢酸カルシウムを溶解した水溶液120質量部と、水性分散液(C−1)100質量部とを20分かけて滴下して固形物を析出させた。次いで、83℃((B)熱可塑性重合体のTg+26℃)まで内部を昇温して、この状態を60分間保持し、スラリーを得た。この後、このスラリーを脱水、洗浄、乾燥してポリテトラフルオロエチレン含有粉体を得た。このポリテトラフルオロエチレン含有粉体について、嵩密度およびフリーフロー性を測定した。結果を表1に示す。
【0045】
[比較例3]
(ポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造)
攪拌機、熱電対付きの反応容器に純水100質量部を加えて、78℃((B)熱可塑性重合体のTg+26℃)にまで昇温した。内部の温度が78℃になった時点で、5質量部の酢酸カルシウムを溶解した水溶液120質量部と、水性分散液(C−2)100質量部とを20分かけて滴下して固形物を析出させた。次いで、88℃((B)熱可塑性重合体のTg+36℃)まで内部を昇温して、この状態を12分間保持し、スラリーを得た。この後、このスラリーを脱水、洗浄、乾燥してポリテトラフルオロエチレン含有粉体を得た。このポリテトラフルオロエチレン含有粉体について、嵩密度およびフリーフロー性を測定した。結果を表1に示す。
【0046】
【表1】
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造方法は、(A)ポリテトラフルオロエチレンと、(B)52〜57℃のガラス転移温度を有する熱可塑性重合体とを含有し、かつ固形分中の(A)ポリテトラフルオロエチレンの含有量が40〜70質量%であり、固形分中の(B)熱可塑性重合体の含有量が30〜60質量%である水性分散液に、凝固剤を添加し、水性分散液中に含まれる(A)ポリテトラフルオロエチレンおよび(B)熱可塑性重合体を凝固させてスラリーとした後、これを脱水し、さらに乾燥させるポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造方法であって、水性分散液中に含まれる(A)ポリテトラフルオロエチレンおよび(B)熱可塑性重合体を凝固させる際、(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度よりも20〜30℃高い温度で水性分散液中に含まれる(A)ポリテトラフルオロエチレンおよび(B)熱可塑性重合体を凝析させ、ついで(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度よりも30〜40℃高い温度で15分〜2時間加熱して凝析物を固化させる方法であるので、流動性に優れ、熱可塑性樹脂へ分散性が良好なポリテトラフルオロエチレン含有粉体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 水性分散液の凝固工程の一例を示す概略図である。
【図2】 フリーフロー性の評価に用いられる測定器を示す図である。
Claims (1)
- (A)ポリテトラフルオロエチレンと、(B)52〜57℃のガラス転移温度を有する熱可塑性重合体とを含有し、かつ固形分中の(A)ポリテトラフルオロエチレンの含有量が40〜70質量%であり、固形分中の(B)熱可塑性重合体の含有量が30〜60質量%である水性分散液に、凝固剤を添加し、水性分散液中に含まれる(A)ポリテトラフルオロエチレンおよび(B)熱可塑性重合体を凝固させてスラリーとした後、これを脱水し、さらに乾燥させるポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造方法であって、
水性分散液中に含まれる(A)ポリテトラフルオロエチレンおよび(B)熱可塑性重合体を凝固させる際、(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度よりも20〜30℃高い温度で水性分散液中に含まれる(A)ポリテトラフルオロエチレンおよび(B)熱可塑性重合体を凝析させ、ついで(B)熱可塑性重合体のガラス転移温度よりも30〜40℃高い温度で15分〜2時間加熱して凝析物を固化させることを特徴とするポリテトラフルオロエチレン含有粉体の製造方法。
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