JPH0369927B2 - - Google Patents

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JPH0369927B2
JPH0369927B2 JP56085841A JP8584181A JPH0369927B2 JP H0369927 B2 JPH0369927 B2 JP H0369927B2 JP 56085841 A JP56085841 A JP 56085841A JP 8584181 A JP8584181 A JP 8584181A JP H0369927 B2 JPH0369927 B2 JP H0369927B2
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JP
Japan
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polymer
powder
polymerization
tetrafluoroethylene
free
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JP56085841A
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JPS5728120A (en
Inventor
Aruberuto Zurutsubatsuha Rainharuto
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Hoechst AG
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Hoechst AG
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Publication date
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Publication of JPH0369927B2 publication Critical patent/JPH0369927B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F214/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F214/18Monomers containing fluorine
    • C08F214/26Tetrafluoroethene
    • C08F214/262Tetrafluoroethene with fluorinated vinyl ethers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、一般式() CF2=CF−O−Rf () [式中、Rfはペルフルオルエチル−、ペルフル
オル−n−プロピル−またはペルフルオル−n−
ブチル基を意味する。] で表わされる0.004〜0.075モル%のペルフルオル
アルキルビニルエーテルの重合した単位および重
合したテトラフルオルエチレン単位より成り、
0.5〜4.5m2/gの固有表面積を有している、溶融
状態から加工できない自由流動性で顆粒状のテト
ラフルオルエチレン重合体未加工重合体粉末に関
する。 更に本発明は、かかる粉末を懸濁重合法によつ
て製造する方法に関する。この種の重合体粉末
は、粒子構造に変える後処理段階なしに、ラム式
押出成形法での加工に適している。 ラム式押出成形は無端の管や棒を製造する為の
連続的な粉末半融化押出成形法である。この方法
ではポリテトラフルオルエチレン粉末を自動配量
供給装置によつて半融化温度に加熱された管中に
繰返えしサイクルにて導入し、ラムによつて圧縮
しそしてその都度、相応する区分が半融化管中に
進み込む。この条件のもとで粉末は半融化され、
押出されて一様な成形体に成る。 良好にラム式押出成形できるポリテトラフルオ
ルエチレン粉末には出来るだけ良好な流動挙動−
即ち、高い嵩密度および良好な粉末流動指数−が
要求される。悪い自由流動性の粉末は生成物の自
動配量供給の際に困難をもたらし並びに半融化用
管中への不均一な充填および圧縮をもたらし、そ
してそれ故に不満足な品質の半融化ラム式押出成
形完成品をもたらす。更に粉末の出来るだけ高い
嵩密度は努力して獲得する価値のあるものであ
る。何故ならば、用いる粉末の嵩密度の増加と共
にラム式押出形成機の生産力が増加し得るからで
ある。 ラム式押出成形に適する粉末を製造する為に、
通常は、遊離ラジカル形成性の開始剤の存在下に
水性媒体中で懸濁重合することによつて入手し得
る高分子量テトラフルオルエチレン重合体を原料
として用いる。 乳化重合法に従つて製造されたテトラフルオル
エチレン重合体粉末は一般にラム式押出成形法に
従つて加工するのにはあまり適していない。何故
ならば、かかる粉末は非常に柔らかく且つ影響を
受け易い粒子であり、また懸濁重合体に比較して
分子量が小さい為に機械的強度の弱い押出成形物
をもたらす。更に乳化重合体は懸濁重合体よりも
沢山の費用が製造に掛かり、それ故に経済的理由
からもラム式押出成形用原料として後者に匹敵し
得ない。 テトラフルオルエチレンの懸濁重合は一般に、
撹拌装置を備えた重合用反応器に、遊離ラジカル
形成性触媒、緩衝物質および場合によつては僅か
な量の弗素化乳化剤が溶解されている水性媒体を
充填することによつて実施する。反応器の残る気
体空間中の空気を入念に除去しそしてテトラフル
オルエチレンを圧入し、4〜30barである重合圧
を与える。重合開始後に生ずる重合体の量に相応
してガス状テトラフルオルエチレンを一定の重合
圧の維持下に供給する。 かかる通常の方法に従つて重合反応器から直接
的に得られるテトラフルオルエチレン懸濁重合体
が、殆んど加工目的にとつて粗大過ぎる繊維状で
不規則な粒子の状態で生じることは当業者に知ら
れている。かかる粗重合体粉末はその悪い粉末流
動指数、低い嵩密度および通常1500μm以上であ
る大き過ぎる平均粒子径の為に、ラム式押出成形
法によつて満足な押出成形体を得るには必ず非常
に大きな困難を伴なう。 粉末の性質、特にテトラフルオルエチレンの無
変性懸濁重合体粉末の嵩密度および粉末流動指数
は反応を実施する際の処置、例えば撹拌速度、温
度および圧力の影響をほとんど受けない。例えば
撹拌速度を速めることによつて確に、重合体粉末
の平均粒子径の縮小に成功するが、同時に該粉末
が繊維状に成つてしまい、嵩密度が減少しそして
粉末流動指数が低下する。 それ故に、重合反応で得られる最初の粗大で、
繊維状で且つ自由流動性の悪いテトラフルオルエ
チレン懸濁重合体粉末を、ラム式押出成形機に自
動的に配量供給して滑らかに加工するのに必要と
される粉末性質を得る為に、追加的後処理に委ね
ることが一般的に成つている。かかる後処理技術
には例えば湿式粉砕工程または湿式切断工程、後
続する微細粒子の凝集を伴なう微細粉砕または半
融化がある。 ラム式押出成形法の為に度々、予備半融化した
ポリテトラフルオルエチレン粉末が使用される。
この予備半融化はポリテトラフルオルエチレンの
結晶子融点を超えて固々の粒子を加熱することに
よつて行ない、その際にかかる予備半融化された
粉末の粉末流動指数を、ドイツ特許出願公開第
2744244号明細書に記載されている様な後処理に
より改善できる。予備半融化された粉末は、特に
250barより上の押出成形圧のもとで薄いプロフ
イールを製造するのに使用するのが有利である。
予備半融化してない粉末は高い押出成形圧のもと
では度々、いわゆる“ダブレツト形成”をもたら
し、その際には固々の配量充填の区分面が傷とし
て視覚的に確認できる。 厚いプロフイールを製造する際に用いられる
250barより下の押出形成圧の範囲では予備半融
化してない粉末の代りに予備半融化した粉末を使
用しても押出成形物の性質に関しては利益が得ら
れない。それどころか予備半融化してない重合体
粉末はこの範囲に於てはより良好な機械的性質を
有した押出成形物をもたらす。それ故に半融化段
階の為に比較的に費用の掛かるラム式押出成形法
によつて厚いプロフイールを製造するのに、予備
半融化したポリテトラフルオルエチレン粉末を用
いる意味がない。従つて重合反応器から直接的に
得られるテトラフルオルエチレン懸濁重合体は、
次のように重合工程を制御することに成功するな
らば、ラム式押出成形により厚いプロフイールを
製造する為の価格的に有利な原料である。即ち、
出来るだけ高い嵩密度、良好な粉末流動指数およ
び粗大過ぎず且つ小さ過ぎない粒子が直接的に得
られそしてそれ故に、粉末の性質を改善するが生
成物を高価にする処理段階、例えば後続する微細
粒子の凝集処理を伴なう微細粉砕等を省略できる
ならばである。 テトラフルオルエチレンの懸濁重合体の性質
を、僅かな量の共重合体の弗素化不飽和化合物を
重合中にガス状テトラフルオルエチレンに加える
ことによつて変性することは公知である。この種
の方法およびそれから得られる粉末が米国特許第
3331822号明細書、英国特許第1116210号明細書並
びにドイツ特許出願公開第1940304号、同第
2325562号および同第2416452号明細書に開示され
ている。 米国特許第3331822号明細書により、3〜4個
の炭素原子を有する0.1〜10重量%のペルフルオ
ル−オレフインとテトラフルオルエチレンとを共
重合することによつて500〜700g/の嵩密度お
よび改善された流動性を持ちそして合着する傾向
の少ない成形用粉末を得る方法が公知である。こ
の方法の場合粉末の性質は、ペルフルオル−オレ
フインを重合の初めから予め入れて置くかあるい
は重合の間に僅かな量、配量供給するかには無関
係に改善される。この米国特許明細書の実施例1
から判る様に、製造される共重合体粉末は200μ
mの平均粒子径しか有していない。この様な細か
い粒子は該米国特許で目ざした圧縮半融化加工に
とつて当時としては改善であつたが小さ過ぎる平
均粒子径の為に、結果としてラム式押出成形法で
加工するには不満足である粉末流動指数を有して
いる。更に、例えばヘキサフルオルプロピレンの
如きペルフルオルオレフインをテトラフルオルエ
チレン重合体中に僅かな量ですら組入れることが
重合体の熱安定性を低下させることも公知であ
る。このことは、ドイツ特許出願公開第1940304
号あるいは同第2325562号明細書に従つて製造さ
れ且つ得られる成形体のいわゆる“コールド・フ
ロー”の回避下に圧縮半融化加工するのに特に適
する、僅かな量のヘキサフルオルプロピレンある
いはクロルトリフロオルエチレンにて変性された
テトラフルオルエチレン重合体粉末についても同
様に当嵌る。 英国特許第1116210号明細書には、テトラフル
オルエチレンを0.003〜1.5モル%のペルフルオル
エチレン系変性剤と反応させ、その際にペルフル
オルオレフインおよびペルフルオル−〔2−メチ
レン−4−メチル−1,3−ジオクソラン〕の他
にペルフルオルアルキル−ビニルエーテルも変性
剤として使用する粒子状懸濁重合体の製造方法が
開示されている。僅かな量のペルフルオルアルキ
ルビニルエーテルを加える場合にも、ペルフルオ
ル化オレフインを用いた場合と同様に、重合体の
粒子構造に変化が生じ、粉末の繊維状成分が減少
しそして粒子は顆粒状および丸味をもつた形を取
る。 かかるペルフルオルアルキルビニルエーテル、
特にペルフルオルプロピルビニルエーテルを用い
ることは、ペルフルオルオレフインを用いるのに
比較して、製造された重合体が純粋のテトラフル
オルエチレン重合体に比敵し得る熱安定性を有し
ているという長所をもたらす。また純粋の僅かな
量の変性剤を含有したポリテトラフルオルエチレ
ンに比較して、テトラフルオルエチレン単位と
0.01〜0.2重量%のペルフルオルプロピルビニル
エーテル単位とより成る重合体は、荷重下での変
形が著しく減少していること、強度が増加してい
ること、溶融物の粘度が低いことおよび破断時伸
び率が改善されていることという長所を有してい
る。 英国特許第1116210号明細書(最初のテキスト)
の実施例〜から判る様に、得られる粉末の嵩
密度も平均粒子径(d50−値)も重合体中にペル
フルオルプロピルビニルエーテルを組入れ合体す
る量を増すにつれて減少する。かかる微細粉末は
不充分な嵩密度および不充分な粉末流動指数を有
し、それ故にラム式押出成形法によつて問題なく
加工することができない。 変性剤のペルフルオルプロピルビニルエーテル
の含有量が非常に少ない(0.0029モル%より少な
い)テトラフルオルエチレン重合体粉末がドイツ
特許出願公開第2523569号明細書に開示されてい
る。このものは、粉砕後には、圧縮半融化塊状物
および切削加工シートを製造するのに殊に適して
いるが、荷重下に変形し易く、溶融粘度が高くそ
してこのものから製造された成形体の強度が小さ
いという欠点を有している。この刊行物に記載さ
れた方法に従つて重合反応から直接的に得られる
粉末は、ラム式押出成形の為に直接的に使用する
には、低く過ぎる嵩密度および大き過ぎる平均粒
子径を有している。 更に、ドイツ特許出願公開第2416452号明細書
によつて、0.02〜0.26重量%のペルフルオルアル
キルビニルエーテルを含有するテトラフルオルエ
チレン重合体成形用粉末を製造すること、その際
に懸濁重合を3〜200ppmの、テロゲンとして不
活性の弗素化乳化剤の存在下で実施することも公
知である。特に圧縮半融化技術に適応すべきこの
様にして製造された成形用粉末は未加工重合体の
状態では不規則な繊維状粒子形態および悪い粉末
流動指数を有しており、そのままではラム式押出
成形に適していない。 本発明の課題は、ラム式押出成形体の最終的性
質に改善をもたらす量のペルフルオルアルキル−
ビニルエーテルにて変性され、改善された流動特
性(即ち、高い嵩密度、良好な粉末流動指数およ
び非常に安定な粒子)を有しそしてラム式押出法
によつて加工するのに特に適している、溶融状態
から加工できない顆粒状粉末を造ることである。 更に本発明の別の課題は、ラム式押出成形体に
加工する以前に粒子構造を変えるいかなる後処理
段階も必要とすることなしに、かかる性質を未加
工重合体に直接的に与えることを許容する、かか
る粉末の製造方法を見出すことである。 かかる課題を解決する為に、本発明者は、
3000μmより大きい粒子径を有する大き過ぎる粒
子の除去された450〜1400μmの平均粒子径d50
少なくとも570g/の嵩密度、最高5.0秒/50g
の粉末流動指数および最高5.5秒/50gの粒子安
定性を有している最初に記した種類のテトラフル
オルエチレン重合体未加工重合体粉末を提示す
る。 粒子構造に影響を及ぼす後処理段階なしに重合
工程から直接的に得られる本発明の未加工重合体
粉末は、一般式 CF2=CF−O−Rf 〔式中、Rfはペルフルオルエチル−、ペルフル
オル−n−プロピル−またはペルフルオル−n−
ブチル基を意味する。〕 で表わされるペルフルオルアルキル−ビニルエー
テル(以下、PAVEと略す)の組入れ重合された
単位を0.004〜0.075モル%、殊に0.008〜0.04モル
%の含有量で有するテトラフルオルエチレン(以
下、TFEと略す)懸濁重合体より成る(100モル
%に成るまでの残りは組入れ重合されたTFE単
位である)。ペルフルオル−n−プロピル基が特
に有利である。これらのエーテルの混合物が存在
していてもよい。 TFEのかかる懸濁重合体は、熱可塑性樹脂の
為の通例の成形法に従つて溶融状態から加工でき
るPAVE高含有量の共重合体とは一般に相違す
る。むしろ、かかる懸濁重合体は未変性のポリテ
トラフルオルエチレンそれ自体と同様に、溶融状
態から加工できずそして特別な成形法−例えば、
ラム式押出成形法も属する−がその為に開発され
ているTFE重合体の類に属している。このもの
は、かかるTFE重合体に於て通常変性剤と称さ
れている前述のPAVE共重合性単量体の含有量が
比較的僅かである為に、無変性のポリテトラフル
オルエチレンに近い高い溶融粘度を有している。
該溶融粘度は本発明の粉末の基礎に成つている重
合体に関しては、350℃で測定して1〜200Gpas、
殊に10〜100Gpasの範囲内にある。僅かだけ変性
したまたは変性してないTFE重合体はこれに比
較して更に高い溶融粘度を有している。本発明の
粉末を構成するTFE重合体は、2.15〜2.8の範囲
の比標準密度を有しており、この範囲内では変性
剤の含有量の増加に比例して該密度は増加する。 懸濁重合体として本発明の粉末は顆粒の形態を
有しており、このことに於て、重合終了後に水性
媒体中にコロイド状に分布している程に多量であ
る乳化剤の存在下に製造される乳化重合体と原則
として相違している。かかるコロイド状分散液か
ら沈澱処理によつて得られるいわゆる微細粉末
は、約0.1〜0.5μmの平均粒子径を有するコロイ
ド状一次粒子の凝集物より成る。このものは、当
業者に知られている如く、ラム式押出成形または
圧縮半融化加工の技術に従つて成形することがで
きず、変性剤を含有する時でも成形できない。 上に定義した変性TFE重合体の本発明の未加
工重合体粉末は、従来には組合せて達成できなか
つた以下の性質を有している: −ラム式押出成形に適する450〜1400μm、殊に
600〜1200μmの範囲内の平均粒子径d50、 −750g/にまで上り得る少なくとも570g/
、殊に620〜750g/の嵩密度、 −3.0秒/50gにまで下り得る最高5秒/50g、
殊に4.0〜3.0秒/50gの粉末流動指数、 −3.0秒/50gにまで下り得る最高5.5秒/50g、
殊に4.0〜3.0秒/50gの粒子安定性。 かかる粉末は、平均粒子径d50、嵩密度および
粉末流動指数に関するその性質的範囲に於てラム
式押出成形装置に自動配量供給するのに非常に適
している。本発明の重合体粉末は28〜32N/mm2
引裂強度のもとで380〜560%の破断時伸び率を有
するラム式押出成形物をもたらす。良好な引裂強
度値のもとでかかる高い破断時伸び率を有する押
出成形物は従来のTFE重合体粉末では製造する
ことができない。 450μm以下、特に300μm以下の平均粒子径を
有するTFE重合体粉末は、その組成および素性
に無関係に小さ過ぎる平均粒子径およびそれに帰
因する不充分な粉末流動指数の為に、ラム式押出
成形法に従つて加工するのにはあまり適していな
い。3000μmより大きい直径の重合体粒子を多量
に含有している非常に粗大な重合体粉末は、ラム
式押出成形によつて加工する際に均一な配量供給
および圧縮ができず、傷のある押出成形物をもた
らす。 これに反し、450μm以下の平均粒度を有する
TFE重合体粉末は圧縮半融化加工に有利である。 凝集処理してない本発明の粉末は、流動挙動を
改善する目的でいわゆる顆粒化工程または凝集工
程による後処理に委ねられた公知のTFE懸濁重
合体および乳化重合体より成る成形用粉末と、粒
子安定性によつて明らかに異なつている。粒子安
定性は粉末を規定の条件下で撹拌しそして次に機
械的応力を受けた粉末の粉末流動指数を測定する
ことで、機械的応力で擬制されている後記の粒子
安定性試験により測定する。運搬する際または加
工機械中に配量供給する際に生じ得る機械的応力
を受けた時に、かかる凝集工程から得られる粉末
は再び一次粒子に一部分または全部分解しそして
その際にその粉末流動指数が完全にまたは一部分
失われてしまうのに、本発明の重合体粉末の構造
はその良好な粒子安定性の為に維持される。 驚ろくべきことに本発明者は、この様に優れて
いる本発明の粉末を懸濁重合工程から直接的に得
ることができ、その際に未加工重合体を通例のよ
うに水性重合媒体から分離し、洗浄し、乾燥しそ
して>3000μmの粒子径を有する僅かな割合の大
き過ぎる粒子を分離することを見出した。こうし
て得られ未加工重合体粉末は直接的にラム式押出
成形に使用することができる。粉末の性質を改善
する後処理段階、例えば湿式または乾燥凝集処
理、粉砕、湿式切断または予備半融化処理等が全
く必要ない。 これは、一般式() CF2=CF−O−Rf () 〔式中、Rfはペルフルオルエチル−、ペルフル
オル−n−プロピル−またはペルフルオル−n−
ブチル基を意味する。〕 で表わされるペルフルオルアルキルビニルエーテ
ルおよびテトラフルオルエチレンより成る単量体
混合物を通常の遊離ラジカル形成性触媒、緩衝物
質および場合によつては、テロゲンとして不活性
の40ppmまでの量の弗素化乳化剤の存在下に水性
媒体中で撹拌下に懸濁重合し、続いて水性媒体か
ら粉末状重合体を分離しそして3000μmより大き
い粒子径を有する大き過ぎる粒子を除去すること
によつて上に規定した種類の、溶融状態から加工
できない自由流動性で顆粒状のテトラフルオルエ
チレン重合体未加工重合体粉末を製造するに当つ
て、 (a) テトラフルオルエチレンとの単量体混合物状
態での式()の気体状ペルフルオルアルキル
ビニルエーテルの気相中濃度を、水性媒体に対
して1.5重量%の重合体固形分が形成されるま
での期間の間0.1〜1.0容量%の計算値に調節
し、次で重合をテトラフルオルエチレンおよび
場合によつては式のペルフルオルアルキルビ
ニルエーテルの供給下に継続し、その際供給す
る両方の単量体の総量を0.004〜0.075モル%の
上記式()の重合したペルフルオルアルキル
ビニルエーテル単位および重合したテトラフル
オルエチレン単位を含有する重合体が形成され
るように決めるべきであり、そして (b) 重合を5〜11barの全体圧のもとで実施する
ことを特徴とする、上記未加工重合体粉末を製
造する本発明の方法によつて可能になる。 本発明の方法によれば、得られる未加工重合体
粉末の平均粒子径d50、嵩密度および粉末流動指
数に関しての所望の範囲を次の二つの方法上のパ
ラメーターの組合せの選択によつて決めたり調整
したりすることが可能であり、これは当業者の予
期できなかつた方法である: −TFE含有単量体混合物中の前述のPAVE単量
体の計算濃度0.1〜1.0容量%、殊に0.1〜0.45容
量%(この濃度は重合の出発段階で、即ち水性
重合媒体の重量に対して1.5重量%の変性TFE
重合体が形成されるまでの段階で、調整す
る。)、 −5〜11barの範囲内の比較的低い重合圧の維
持。 このことは、特徴的な粉末特性がこのTFE重
合の際に重合工程の開始時の短期間の間に確立で
きるという驚ろくべき知見をも包含している。こ
の場合、平均粒子径は重合開始段階のPAVEの計
算濃度に依存して非常に広い範囲内で制御でき
る。0.45容量%より大きくそして1.0容量%より
小さい濃度範囲に於ての比較的大きな濃度変化で
も平均粒子径に僅かの変化しか惹起さないのに、
0.1〜約0.45容量%の濃度範囲内での比較的小さ
い濃度変化にて平均粒子径に大きな変化をもたら
す。PAVEの計算濃度と未加工重合体粉末の平均
粒子径との間の関係は、濃度変化がTFE−圧、
重合開始の為に用いるPAVE量によつてまたは自
由ガス空間の変化する大きさによつて生ずるかど
うかに無関係に重要である。更に、変性剤として
公知の他のフルオルオレフイン、例えばヘキサフ
ルオルプロピレンおよびクロルトルフルウオルエ
チレンがかかる効果を示さないことが確かめられ
たことも驚ろくべきことであつた。 英国特許第1116210号明細書に記載されている
方法によれば、確にペルフルオルプロピルビニル
エーテルの使用によつて、未変性のTFE−懸濁
重合体粉末に比較して丸く且つ細かい粒子状の生
成物が得られる。しかしながら、生成物中に組入
れ合体されるペルフルオルプロピルビニルエーテ
ルの量の増加に比例して粉末の平均粒子径および
嵩密度が、不充分な粉末流動指数の生成物が生じ
る程に低下することを許容しなければならない。
これに対して本発明の方法は、重合体全体中の変
性剤総量が同じ範囲内にあるにもかかわらず、粉
末の性質の制御を可能としている。 本発明の意味において、気相におけるTFE含
有単量体混合物中のPAVEの計算濃度とは、重合
容器の知られている自由気体空間への一定量の気
体状PAVEおよびTFEの導入によつて調整され
る濃度(単量体混合物全体中のPAVEの容量%で
表わす)を意味し、この場合両方の単量体は理想
気体として挙動しそして完全に蒸気化していると
仮定しそして水性媒体中への溶解は無視する。気
体空間中に調整した濃度の実際値を分析的に、例
えばガスクロマトグラフイー分析によつて、測定
した場合、この値は計算された濃度値よりも若干
減少している。 重合開始段階でのTFE中の気体状PAVEの濃
度は、所望に組入れ度によつて決められるPAVE
総量(例えば、前に規定したもの)のもとで、
種々の手段で調整することができる: −重合の為に用いる水の量を選択することにより
および一定のTFE圧および一定のPAVE量の
もとで重合反応器中の自由空間容積を選択する
ことにより、 −一定のPAVE量および一定の気体空間容積のも
とでTFE−圧を選択することによつて、 −一定の気体空間容積および一定のTFE−圧の
もとでPAVE総量が、必要とされた開始濃度に
相当するそれより多い場合には、重合体全体中
に組入れるのに必要とされるそのPAVE総量を
分割することによつて。 反応器中に存在する自由気体空間を変えること
によつて濃度を調節することは経済的理由から一
定の限界がある。通例には、利用できる反応器容
積を出来るだけ良好に利用する為に、自由気体空
間を小さくそして水で満たされた容積を大きく保
持する努力がされている。重合用反応器中の水性
重合媒体で満たされた空間に対する自由気体空間
の割合は、一般に0.2〜1、殊に0.3〜0.5の範囲内
で変えることができる。 重合体全体中への所望の組み入れ量によつて決
められる一定のPAVE量および重合用反応器中の
予め決められた自由気体空間のもとでは、重合開
始相中のPAVE濃度はTFE−圧の選択によつて
変えることができる。 この場合TFE一圧の選択は、該圧がPAVE−
圧と一緒に成つて得られる全体圧が、その2番目
の重要な反応パラメータの限界の範囲内にあるよ
うに行なわなければならない。この重合全体圧は
5〜11bar、殊に7〜10barの範囲にあるべきで
ある。比較的に低くにあるこの圧力範囲は本発明
の方法の別の重要な基準であり、これが懸濁重合
体の、得られる性質に影響を及ぼすことは予期で
きなかつた。 最後に、所望の組入れ量によつて決められる
PAVE全体量が開始時濃度によつて加えられる量
よりも多い場合には、加えるPAVEの全体量を2
つの部分量に分けてもよい。この場合: −重合開始段階のPAVE濃度を調節する為にそし
てそれ故に重合体粉末の粒子特性を決める為に
役立つ部分量を、水性媒体に対して1.5重量%
の重合体固形分が形成される以前の重合の間に
添加しそして、 −粒子の性質に実質的に全くまたは僅かしか影響
しない部分量を、後の重合過程で連続的にまた
は回分的に供給する。 開始段階の濃度を調整するPAVE量の添加は必
ずしも全体量についてまたは重合の開始時または
開始前に行なう必要がない。しかしながら開始段
階の前記濃度は、水性媒体に対して0.75重量%の
重合体固形分が形成された時に、調整するべきで
ありそしてそうして調整された濃度は水性媒体に
対して1.5重量%の重合体固形分が形成されるま
で維持するべきである。本発明の方法の有利な実
施形態に於ては、開始段階のこの濃度を重合の開
始時に調整しそしてこれを1.5重量%の重合体固
形分が形成されるまで維持する。この場合この濃
度は本発明に従う濃度範囲内にあるならば、若干
変動し得る。 更に本発明の方法は、開始段階に続く残りの重
合期間の間にPAVEを回分的にまたは連続的に添
加することによつてTFEとの単量体混合物中の
PAVEの濃度を実質的に一定に維持するようにし
て実施するのが特に有利である。 本発明の粉末を構成しそして0.004〜0.075モル
%、殊に0.008〜0.04モル%の、重合組み入れら
れたPAVE−単位の含有量を有している(これ
は、ペルフルオル−n−プロピルビニルエーテル
の場合には、0.01〜0.2重量%、殊に0.02〜0.1重
量%の含有量に相当する)TFE−重合体を製造
する為には、全重合期間に亘つてTFEに対して
0.015〜0.15モル%、殊に0.015〜0.075モル%の総
量のPAVE(これは、ペルフルオル−n−プロピ
ルビニルエーテルの場合0.04〜0.4重量%、殊に
0.04〜0.2重量%に相当する)を重合容器に供給
する必要がある。その際PAVEは所望の固形分含
有量が達成されるまで、即ち重合体を形成するに
至るまで消費される。 本発明の方法は50〜120℃、殊に60〜75℃の範
囲内の重合温度のもとで実施する。触媒として
は、テトラフルオルエチレン重合体の懸濁重合の
為に用いられる通常の触媒、特に無機系の水溶性
ペルオキシドまたは通常のレドツクス系を使用す
る。殊に無機系過硫酸塩、特に過硫酸アンモニウ
ムが有利である。重合速度は、1の水性媒体・
1時間当り、重合体50〜300g、殊に60〜150gの
通常の範囲内である。 水性重合媒体のPH−値は、通例の緩衝物質、例
えば炭酸アンモニウム、リン酸アンモニウムまた
は硼砂等の添加によつて調節することができる。
PH−値は、懸濁重合の為には普通の6〜9の範囲
内にあるべきである。 本発明の方法の場合懸濁重合は、水性の重合媒
体の重量に対して15〜50重量%、殊に25〜40重量
%(重合体固体)の範囲内の固形分含有量まで実
施する。この場合、TFEの懸濁重合体の普通の
範囲内にある比表面積(即ち、BET−法に従つ
て測定した0.5〜3m2/g)を有する懸濁重合体
が得られる。この場合この値は、特に、水性重合
体媒体の重量に対する、生じた重合体固体の全体
量に左右される。ドイツ特許第1109370号明細書
に記載されている如き、テロゲンとして不活性の
弗素化された乳化剤を僅かな量で(1〜40ppmの
範囲内)場合によつては添加してもよい。これに
よつて比表面積が4.5m2/gの値に増加し得る。
テロゲンとして不活性のかかる弗素化乳化剤は特
にペルフルオルカルボン酸のアルカリ−およびア
ンモニウム塩、例えば特にペルフルオルオクタン
酸等である。 本発明の方法の別の有利な実施形態は、懸濁重
合を、水性媒体に対して1.5〜3重量%の重合体
固形分が形成された時から始まりそして8〜12重
量%の重合体固形分が形成される時まで至る重合
過程の段階に1の水性媒体当り0.5〜1.5ワツト
の比入力(重合開始前の水性媒体中で測定)に相
当する撹拌機回転速度を維持するように撹拌下に
実施することにより成る。 本発明の重合方法のこの特に有利な実施形態に
よれば、撹拌強度を重合過程の全く特定の段階で
比較的低い水準に保つた場合には、得られる未加
工重合体粉末の嵩密度および流動挙動が更に改善
される。この撹拌強度は、重合開始前に水性媒体
中で測定される撹拌機の比入力によつて表現でき
る。特に高い嵩密度および非常に良好な流動挙動
を達成する為の、撹拌強度に関して臨界的な、懸
濁重合過程のこの段階は、水性重合媒体に対して
1.5重量%の重合体固形分が生じた時に始まる。
これは、水性媒体に対して12重量%の固形分が形
成された時に終了する。この段階の間は、が0.5
〜1.5W/1(水性媒体)の範囲の比入力に相
当する撹拌機回転速度を維持する。更に嵩密度お
よび流動挙動の充分な改善は、撹拌強度に関して
この臨界的段階の始期を生じる重合体固形分1.5
重量%から3重量%の時にずらしそして/あるい
はその終期を生じる重合体固形分12重量%から8
重量%の時に移した場合にも達成されるが、この
改善はこの臨界段階を挾める程、ますます減少す
る。 この段階の終了後には、即ち水性媒体に対して
12重量%の重合体固形分の形成後には、撹拌強度
は、得られる未加工重合体粉末の嵩密度および流
動挙動を考慮しての臨界がない。例えば熱搬出の
改善および/または更に一様な混合という理由で
望まれる場合には、同じ撹拌機回転速度で更に撹
拌するかまたは20W/の比入力に相当する値に
まで該回転速度を速めてもよい。入力を高める
(特に、1の水性媒体当り0.5〜2.5Wだけ、臨
界段階に比べて高める)のが好ましい。 前記臨界段階の開始前には、即ち1.5重量%の
重合体固形分が形成される時以前には、同様に前
記撹拌強度を維持することに臨界がない。この期
間では、0.5〜1.5W/(水性媒体)の前記範囲
によつて特徴付けられる撹拌機回転速度よりも高
い、等しいまたは低い入力に相当する該回転速度
を選択することができる。この開始段階に於て、
重合開始前の水性媒体で測定される相応する入力
が前記臨界段階の間維持されるそれより高いよう
に〔特に0.5〜2.5W/(水性媒体)だけ高い〕
撹拌機回転速度を調整するのが有利である。この
ことは、重合開始を更に速めるのに有利である。
場合によつては、更に強い撹拌強度も可能であ
る。比入力から生ずる撹拌機回転速度は、勿論、
重合用容器の種類および充填高さ、重合用容器中
の構成部材の形状および数、例えば流れ遮断手
段、温度測定装置等、並びに用いる撹拌機の種類
および形状に左右される。一定の撹拌機回転速度
またはその範囲の為の比入力は重合開始前に水性
媒体中で測定する。この測定の為の操作は次の通
りである:撹拌機の入力を空の重合体容器中で
色々な回転速度で測定する。次で、本発明の方法
に従う懸濁重合の為に必要とされる量の水性媒体
を充填しそして測定を繰返えす。次で特定の撹拌
機回転速度についての比入力(SP)を次の様に
計算する: SP(W/) =P(充填時)(W)−P(空の時)(W)/充填量
() 但し、P(充填時)およびP(空の時)は、重合
容器が充填された状態の時および空の状態の時に
特定の回転速度のもとで測定された入力(W)で
ある。 比入力と回転速度との関係を特定の重合用反応
器および特定の撹拌機について測定する場合に
は、本発明に従つて要求される比入力の維持を懸
濁重合過程の適当な撹拌プログラムを作ることに
よつて簡単に行なうことができ、その際嵩密度お
よひ流動挙動の為に臨界的である、重合過程の前
記段階に於ては、本発明に従う前述の範囲内の撹
拌機比入力に相当する撹拌機回転速度に調整す
る。 重合の為には通常の反応器、流れ遮断手段およ
び撹拌機を用いる。例えばアンカー状、円板状、
プロペラ状、羽根車状またはかい状の撹拌機を使
用することができる。羽根車状撹拌機を備えてい
る反応器が特に有利である。 この特に有利な処置によれば、得られる未加工
重合体粉末の嵩密度、粉末流動指数および粒子安
定性が更に改善される。嵩密度は上記の撹拌条件
の維持によつて、他の点では同じである重合処置
のもとで約100〜130g/だけ増加し得る。即
ち、この場合には670〜880g/であり、それ故
に750〜880g/の範囲内の嵩密度を得ることも
可能である。この処置の場合には粉末流動指数の
測定値が0.5〜1.5秒/50gだけ低下して、4.0〜
2.5秒/50g、殊に3.5〜2.5秒/50gの値に成る。 最後に、粒子安定性については4.0〜2.5秒/50
g、殊に3.5〜2.5秒/50gの値が達成される。 重合の際に二義的な量で場合によつては生ずる
>3000μmの粒子径の粗大成分は、更に加工する
以前におよび本発明の粉末のパラメーターを測定
する以前に重合体を篩に掛けることによつて分離
除去する。この粗大成分は本発明の方法の場合、
多くて25重量%まで、通常は15重量%を超えな
い。 明細書中および実施例中に記されている本発明
に従つて製造される粉末を特質付ける値は以下の
測定法に従つて測定する: (1) 嵩密度 3000μmを超える粒子径を有する粗大成分の
分離後に、DIN53468に従つて測定を行なう。 (2) 平均粒子径(d50) この測定は、第表に挙げた篩を用い15分の
振動時間についてDIN53477に従う篩分析によ
つて行い、その際平均粒子径d50の測定では>
3000μmの粒子径の粗大成分は無視する。 (3) 粉末流動指数 ポリテトラフルオルエチレンで被覆された、
74mmの内径(上側)、12mmの内径(下側)およ
び89mmの高さのアルミニウム製ロートを、振動
機のモータ用ケーシングからロート中間までの
距離が90〜100mmであるように市販の振動機に
固定する。ロート中に50gの生成物を充填し、
0.5〜1mmの振巾を有する振動機のスイツチを
入れそしてロートの開口を解放してからロート
が完全に空に成るまでの時間を測定する。粉末
流動指数は、流出時間が短ければ短いほど、
益々良い。粉末流動指数を測定する以前に>
3000μmの粗大成分を除去する。 (4) 粒子安定性 100mmの内径および150mmの高さを有するアル
ミニウム製ビーカー中に50gの粉末を充填しそ
して1000回転/分のもとで5分間撹拌する。2
つの羽根を備えた撹拌機はピンおよびビーカー
の底の凹んだ部分によつて保持されている。撹
拌羽根の下の縁から底までの距離は1.5mmであ
る。1.5mmの厚さ、25mmの巾そして46mmの長さ
を有する撹拌羽根は撹拌機軸に対して45°の角
度にありそして相互には90°の角度である。羽
根の縁は僅かに丸く成つている。静電気帯電を
回避する為に、生成物に0.1gの酸化アルミニ
ウムを撹拌前に添加する。この測定の場合にも
>3000μmの粗大成分を予め除く。 次いでアルミニウム製容器中で撹拌した生成
物の粉末流動指数を(3)の所に記した様に測定す
る。機械的応力をかけた後に得られる粉末流動
指数を粒子安定性の目安として用いる。撹拌処
理前と後との粉末流動指数を比較すると、粒子
が機械的応力のもとでいかなる程度まで破壊さ
れたかが明らかに成る。 (5) PAVE含有量の測定 本発明に従つて製造された重合体のPAVE含
有量は、反応器に供給される総量から反応器中
で重合した後に残る単量体PAVE量を引いて物
質の貸借対照的に計算することができる。 更に、重合体中のペルフルオルプロピロビニ
ルエーテルの含有量を測定する為に、ドイツ特
許出願公開第2416452号明細書に詳細に記載さ
れている。IR−分光器による分析法を用いる。 (6) 比表面積 これは、S・ブルナワー(Brunaur)、P・
エメツト(Emmet)およびE・テラー
(Teller)のBET−方法に従つて〔J.Amer.
Chem.Soc.、60(1938)、第309頁参照〕アレア
トロン(Areatron)・タイプの装置〔製造元:
ケルンのレインボールド(Leybold)〕にて測
定する。 (7) 比標準密度 この測定は、ラム式押出成形したものから削
り取つた4〜7mmの厚さの試験体にて行なう。
この試験体を約30分間380℃に加熱し、次に60
℃/時の速度で300℃まで冷却する。その他の
点は、ASTM1457−56Tに従つて実施する。 (8) 比溶融粘度 溶融物の粘度を、0.25cmの巾、0.65cmの厚さ
そして5cmの長さを有した試験体にて350℃の
温度のもとで測定する。既知の引張応力のもと
で伸び速度を測定する測定法の基本原理がアジ
ロルデー(Ajroldi)等によつてJ.Appl.Polym.
Sci.14(1970)第79頁以後に開示されている。 (9) 引張強度および破断時伸び率 ASTM1457−62Tに従つて測定を行なう。 実施例1〜19、比較例A〜E 実施例1〜19および比較例A〜Eに於ては、以
下の処方に従つて実施する。 400の総容積を有するエナメル被覆した重合
用反応器中で重合を実施する。この重合用反応器
は羽根形撹拌機および2つの腕のある流れ遮断手
段を備えている。この反応器中に、35gの炭酸ア
ンモニウムが溶融含有されている210の脱塩水
を予め入れる。反応器内容物を70℃の温度にす
る。残る気体空間の空気を数回の窒素の注入によ
つて排除する。その後にTFEを圧入しそして圧
力開放する。重合開始段階のTFE中の所望のペ
ルフルオルプロピルビニルエーテル(PPVE)濃
度に調整するのに必要とされるPPVEの計算量を
添加する。その後にTFEを所望の重合圧まで圧
入する。撹拌機回転速度を130回転/分〔これは、
重合開始前の水性媒体中で測定して1.6W/
(水性媒体)の撹拌機比入力に相当する)に調整
する。次で触媒として用いる過硫酸アンモニウム
を、100mlの脱塩水に溶解した状態で重合用反応
器中にポンプ導入する。重合の開始後に重合圧は
新たなTFEの供給によつてそして重合温度は冷
却することによつて自動的に一展に維持する。供
給するTFE量はオレフイス板によつて測定しそ
して記録する。最初に導入されたPPVE量が、
PPVEの所望組入れ量によつて決まるPPVE総量
に達しない場合には、残りの量を重合の別の段階
で導入する。用いた水性媒体に対して計算して所
望の重合体重が達成された時に、TFEを解放す
ることによつて反応を中止する。重合用反応器の
気体空間に残るテトラフルオルエチレンを窒素に
よつて排除する。 得られる重合体粉末を水性重合媒体から分離
し、100mlの脱塩で洗浄しそして空気循環式乾燥
室中で250℃で10時間乾燥する。重合の際に二次
的量で生ずる、3000μmを超える粒子径を有する
粗大粒子を篩により除く。 第1表に実施例1〜19および比較例A〜Eにつ
いての重合条件を示す。上記の処方と異なる点お
よび追加的条件を脚注に記す。第表には製造さ
れたTFE重合体粉末の性質が記されている。 第1表の脚注に記されている様に、実施例18で
はPPVEの代りにペルフルオルエチルビニルエー
テルを用いており、比較例CおよびDではヘキサ
フルオルプロピレンを、比較例Eではクロルトリ
フルオルエチレンを用いる。第表中の“粉末流
動指数”の列の“∞”なる記号は、測定中に粉末
の流れが止まつたことを意味している。この場合
には試験条件のもとで稼動する自動配量供給装置
が、運転を妨害される。比較例A〜Eに従つて得
られる粉末は専ぱら>3000μmの粗大粒子より成
る。従つてこの場合にはこれを除けない。
The present invention is based on the general formula () CF 2 =CF-O-R f () [wherein R f is perfluoroethyl-, perfluoro-n-propyl- or perfluoro-n-
Means a butyl group. ] Consisting of 0.004 to 0.075 mol% of polymerized units of perfluoroalkyl vinyl ether and polymerized tetrafluoroethylene units,
It relates to a free-flowing, granular, tetrafluoroethylene polymer raw polymer powder that cannot be processed from the melt, having a specific surface area of 0.5 to 4.5 m 2 /g. The invention further relates to a method for producing such a powder by suspension polymerization. Polymer powders of this type are suitable for processing in ram extrusion methods without post-processing steps that alter the particle structure. Ram extrusion is a continuous powder smelt extrusion process for producing endless tubes and rods. In this process, polytetrafluoroethylene powder is introduced in repeated cycles by an automatic dosing device into a tube heated to half-melting temperature, compacted by a ram and in each case The section advances into the semi-melting tube. Under these conditions, the powder is semi-melted,
It is extruded into a uniform molded body. Polytetrafluoroethylene powder that can be well ram extruded has the best possible flow behavior.
That is, high bulk density and good powder flow index are required. Poor free-flowing powders lead to difficulties in automatic dosing of the product as well as uneven filling and compaction into the smelting tubes and hence unsatisfactory quality of smelting ram extrusion. Bring the finished product. Furthermore, the highest possible bulk density of the powder is worth the effort. This is because the productivity of the ram extruder can be increased with an increase in the bulk density of the powder used. In order to produce powder suitable for ram extrusion molding,
Usually, high molecular weight tetrafluoroethylene polymers are used as raw materials, which are obtainable by suspension polymerization in aqueous media in the presence of free radical-forming initiators. Tetrafluoroethylene polymer powders produced according to the emulsion polymerization process are generally not well suited for processing according to the ram extrusion process. This is because such powders are very soft and sensitive particles and have a low molecular weight compared to suspension polymers, resulting in extrudates with weak mechanical strength. Furthermore, emulsion polymers are more expensive to produce than suspension polymers and therefore cannot compete with the latter as raw materials for ram extrusion for economic reasons. Suspension polymerization of tetrafluoroethylene is generally carried out by
This is carried out by charging a polymerization reactor equipped with a stirring device with an aqueous medium in which the free-radical-forming catalyst, buffer substance and, if necessary, small amounts of fluorinated emulsifier are dissolved. The air in the remaining gas space of the reactor is carefully removed and tetrafluoroethylene is forced in to give a polymerization pressure of 4 to 30 bar. Gaseous tetrafluoroethylene is supplied while maintaining a constant polymerization pressure in proportion to the amount of polymer produced after the polymerization has begun. It is no surprise that the tetrafluoroethylene suspension polymer obtained directly from the polymerization reactor according to such conventional methods results in fibrous, irregular particles that are too coarse for most processing purposes. known to business owners. Such crude polymer powders are necessarily too large to obtain satisfactory extrudates by ram extrusion process due to their poor powder flow index, low bulk density and too large average particle size, usually greater than 1500 μm. accompanied by difficulties. The powder properties, in particular the bulk density and powder flow index of the unmodified suspension polymer powder of tetrafluoroethylene, are largely independent of the procedures in carrying out the reaction, such as stirring speed, temperature and pressure. For example, by increasing the stirring speed, it is indeed possible to reduce the average particle size of the polymer powder, but at the same time the powder becomes fibrous, the bulk density decreases and the powder flow index decreases. Therefore, the initial coarseness obtained in the polymerization reaction,
In order to obtain the necessary powder properties for smooth processing by automatically dispensing fibrous and poor free-flowing tetrafluoroethylene suspension polymer powder into a ram extruder. , it has become common practice to submit it to additional post-processing. Such post-treatment techniques include, for example, wet milling or wet cutting steps, micro-milling or semi-melting with subsequent agglomeration of the fine particles. Pre-semi-melted polytetrafluoroethylene powder is often used for the ram extrusion process.
This pre-semi-melting is carried out by heating the solid particles above the crystallite melting point of polytetrafluoroethylene, and the powder flow index of the pre-semi-melting powder is determined by the German patent application publication No.
This can be improved by post-treatment as described in No. 2744244. Pre-semi-melted powders are particularly
It is advantageously used to produce thin profiles at extrusion pressures above 250 bar.
Under high extrusion pressures, powders that have not been presemimelted often lead to so-called "double formations", in which solid dosing sections are visually visible as flaws. Used when producing thick profiles
In the range of extrusion pressures below 250 bar, the use of pre-semi-melted powders instead of non-pre-semi-melted powders offers no advantage in terms of extrudate properties. On the contrary, polymer powders that are not presemimelted lead to extrudates with better mechanical properties in this range. There is therefore no point in using pre-semi-smelt polytetrafluoroethylene powder to produce thick profiles by ram extrusion, which is relatively expensive due to the smelt-smelt step. Therefore, the tetrafluoroethylene suspension polymer obtained directly from the polymerization reactor is
If the polymerization process is successfully controlled as follows, it is a cost-effective raw material for producing thick profiles by ram extrusion. That is,
A bulk density as high as possible, a good powder flow index and particles that are neither too coarse nor too small are obtained directly and are therefore free from processing steps that improve the properties of the powder but make the product expensive, e.g. This would be possible if fine pulverization and the like that involve agglomeration of particles could be omitted. It is known to modify the properties of suspension polymers of tetrafluoroethylene by adding small amounts of copolymeric fluorinated unsaturated compounds to gaseous tetrafluoroethylene during polymerization. This type of process and the powder obtained therefrom are described in US Patent No.
3331822, British Patent No. 1116210 and German Patent Application No. 1940304,
No. 2325562 and No. 2416452. According to U.S. Pat. No. 3,331,822, a bulk density of 500 to 700 g/m and improved by copolymerizing 0.1 to 10% by weight of perfluoro-olefin with 3 to 4 carbon atoms and tetrafluoroethylene. Processes are known to obtain moldable powders with improved flow properties and a reduced tendency to coalesce. In this process, the properties of the powder are improved regardless of whether the perfluoroolefin is introduced from the beginning of the polymerization or is metered in in small amounts during the polymerization. Example 1 of this US patent specification
As you can see, the copolymer powder produced is 200μ
It has an average particle size of only m. Although such fine particles were an improvement at the time for the compression and melting process aimed at in the US patent, the average particle size was too small, and as a result, they were unsatisfactory for processing by ram extrusion. It has a certain powder flow index. Furthermore, it is known that incorporating even small amounts of perfluoroolefins, such as hexafluoropropylene, into tetrafluoroethylene polymers reduces the thermal stability of the polymers. This is explained in German Patent Application No. 1940304
or 2325562 and which is particularly suitable for compression semi-melting processing of the resulting moldings with avoidance of so-called "cold flow". The same applies to tetrafluoroethylene polymer powders modified with fluoroethylene. British Patent No. 1,116,210 discloses that tetrafluoroethylene is reacted with 0.003 to 1.5 mol % of a perfluoroethylene modifier, in which perfluoroolefin and perfluoro-[2-methylene-4-methyl -1,3-dioxolane] and also uses perfluoroalkyl vinyl ethers as modifiers. When small amounts of perfluoroalkyl vinyl ether are added, as with perfluorinated olefins, changes occur in the particle structure of the polymer, the fibrous content of the powder is reduced and the particles become granular and Takes a rounded shape. Such perfluoroalkyl vinyl ether,
In particular, the use of perfluoropropyl vinyl ether, compared to the use of perfluoroolefin, allows the produced polymer to have thermal stability comparable to that of pure tetrafluoroethylene polymer. It brings the advantage of Also, compared to pure polytetrafluoroethylene containing a small amount of modifier, the number of tetrafluoroethylene units
Polymers consisting of 0.01-0.2% by weight of perfluoropropyl vinyl ether units exhibit significantly reduced deformation under load, increased strength, low melt viscosity and high resistance to failure at break. It has the advantage of improved elongation rate. British Patent No. 1116210 (first text)
As can be seen from the examples, both the bulk density and the average particle diameter (d 50 -value) of the powder obtained decrease as the amount of perfluoropropyl vinyl ether incorporated into the polymer increases. Such fine powders have insufficient bulk density and insufficient powder flow index and therefore cannot be processed successfully by ram extrusion methods. Tetrafluoroethylene polymer powders with a very low content (less than 0.0029 mol %) of the modifier perfluoropropyl vinyl ether are disclosed in DE 25 23 569 A1. After grinding, it is particularly suitable for producing compressed semi-melted blocks and cut sheets, but it is easily deformed under load, has a high melt viscosity and It has the disadvantage of low strength. The powder obtained directly from the polymerization reaction according to the method described in this publication has a bulk density that is too low and an average particle size that is too large to be used directly for ram extrusion. ing. Furthermore, DE 24 16 452 A1 describes the production of a tetrafluoroethylene polymer molding powder containing 0.02 to 0.26% by weight of perfluoroalkyl vinyl ether, in which suspension polymerization is carried out. It is also known to operate in the presence of 3 to 200 ppm of telogen-inactive fluorinated emulsifiers. The molding powders produced in this way, which should be particularly adapted to compression-smelting techniques, have an irregular fibrous particle morphology and a poor powder flow index in the raw polymer state, and cannot be easily processed by ram extrusion as is. Not suitable for molding. The object of the present invention is to provide a perfluoroalkyl compound in an amount that improves the final properties of the ram extrudate.
modified with vinyl ether, has improved flow properties (i.e. high bulk density, good powder flow index and very stable particles) and is particularly suitable for processing by ram extrusion. The goal is to create a granular powder that cannot be processed from the molten state. Yet another object of the present invention is to allow such properties to be imparted directly to the green polymer without the need for any post-processing steps that alter the particle structure prior to processing into ram extrudates. The objective is to find a method for producing such a powder. In order to solve such problems, the present inventors
average particle size d 50 from 450 to 1400 μm, with removal of oversized particles with a particle size greater than 3000 μm;
Bulk density of at least 570g/, maximum 5.0s/50g
A raw tetrafluoroethylene polymer powder of the first mentioned type is presented having a powder flow index of and a particle stability of up to 5.5 seconds/50 g. The raw polymer powder of the present invention obtained directly from the polymerization process without post-processing steps affecting the particle structure has the general formula CF 2 =CF-O-R f [where R f is perfluorinated]. ethyl-, perfluoro-n-propyl- or perfluoro-n-
Means a butyl group. ] Tetrafluoroethylene (hereinafter referred to as TFE) having incorporated polymerized units of perfluoroalkyl vinyl ether (hereinafter abbreviated as PAVE) represented by (abbreviated as ) suspension polymer (the remainder up to 100 mol% being incorporated polymerized TFE units). Particular preference is given to the perfluoro-n-propyl group. Mixtures of these ethers may also be present. Such suspension polymers of TFE are generally different from PAVE-rich copolymers which can be processed from the melt according to customary molding methods for thermoplastics. Rather, such suspension polymers, like unmodified polytetrafluoroethylene itself, cannot be processed from the melt and require special shaping methods - e.g.
Ram extrusion also belongs to the class of TFE polymers for which it has been developed. This TFE polymer is similar to unmodified polytetrafluoroethylene because the content of the above-mentioned PAVE copolymerizable monomer, which is usually called a modifier, is relatively small. It has high melt viscosity.
The melt viscosity is 1 to 200 Gpas, measured at 350°C, for the polymer on which the powder of the present invention is based.
Especially in the range of 10 to 100 Gpas. Slightly modified or unmodified TFE polymers have even higher melt viscosities in comparison. The TFE polymer constituting the powder of the present invention has a specific standard density in the range of 2.15 to 2.8, within which the density increases in proportion to the increasing content of modifier. As suspension polymers, the powders of the invention have the form of granules, in which they are prepared in the presence of an emulsifier in such a large amount that after the end of the polymerization they are distributed colloidally in the aqueous medium. It differs in principle from the emulsion polymers used. The so-called fine powders obtained by precipitation from such colloidal dispersions consist of aggregates of colloidal primary particles having an average particle size of about 0.1 to 0.5 μm. This cannot be molded according to the techniques of ram extrusion or compression melt processing, as known to those skilled in the art, nor can it be molded even when containing modifiers. The inventive green polymer powder of the modified TFE polymer as defined above has the following properties which were hitherto unachievable in combination: - from 450 to 1400 μm, especially suitable for ram extrusion;
Average particle size d 50 in the range from 600 to 1200 μm, at least 570 g/ which can be up to −750 g/
, especially a bulk density of 620 to 750 g/5 s/50 g, which can go down to -3.0 s/50 g,
Especially powder flow index of 4.0 to 3.0 sec/50g, maximum 5.5 sec/50g which can go down to -3.0 sec/50g,
Particularly particle stability of 4.0-3.0 seconds/50g. Such powders are very suitable for automatic dosing into ram extrusion equipment due to their range of properties with respect to average particle size d 50 , bulk density and powder flow index. The polymer powders of the invention yield ram extrudates with elongation at break of 380-560% at tear strengths of 28-32 N/mm 2 . Extrudates with such high elongation at break with good tear strength values cannot be produced with conventional TFE polymer powders. TFE polymer powders with an average particle size of less than 450 μm, especially less than 300 μm, irrespective of their composition and origin, cannot be processed by the ram extrusion process due to the too small average particle size and the resulting insufficient powder flow index. It is not very suitable for processing according to Very coarse polymer powders containing large amounts of polymer particles with diameters greater than 3000 μm cannot be uniformly dosed and compressed when processed by ram extrusion, resulting in damaged extrusion. yield moldings. On the contrary, it has an average particle size of less than 450μm
TFE polymer powder is advantageous for compaction and melt processing. The non-agglomerated powder of the invention is a moldable powder consisting of known TFE suspension and emulsion polymers which have been subjected to post-treatment by so-called granulation or agglomeration steps in order to improve the flow behavior; It clearly depends on the particle stability. Particle stability is determined by the particle stability test described below in which mechanical stress is simulated by stirring the powder under specified conditions and then measuring the powder flow index of the powder subjected to mechanical stress. . When subjected to mechanical stresses that may arise during transport or during dosing into processing machines, the powder obtained from such an agglomeration process again partially or completely decomposes into primary particles, with the powder flow index decreasing. Although completely or partially lost, the structure of the polymer powder of the present invention is maintained due to its good particle stability. Surprisingly, the inventors have been able to obtain such superior powders of the invention directly from the suspension polymerization process, in which the raw polymer is conventionally removed from the aqueous polymerization medium. It was found to separate, wash, dry and separate a small proportion of oversized particles with a particle size >3000 μm. The raw polymer powder thus obtained can be used directly in ram extrusion. No post-processing steps to improve the properties of the powder, such as wet or dry agglomeration treatments, comminution, wet cutting or pre-smelting treatments, are necessary. This is expressed by the general formula () CF 2 =CF-O-R f () [wherein R f is perfluoroethyl-, perfluoro-n-propyl-, or perfluoro-n-
Means a butyl group. ] A monomer mixture consisting of perfluoroalkyl vinyl ether and tetrafluoroethylene of the formula is fluorinated with conventional free radical-forming catalysts, buffer substances and optionally amounts of up to 40 ppm which are inert as telogens. as defined above by suspension polymerization under stirring in an aqueous medium in the presence of an emulsifier, followed by separation of the powdered polymer from the aqueous medium and removal of oversized particles with a particle size greater than 3000 μm. (a) in the form of a monomer mixture with tetrafluoroethylene; The concentration in the gas phase of the gaseous perfluoroalkyl vinyl ether of formula () is adjusted to a calculated value of 0.1 to 1.0% by volume for a period of time until a polymer solids content of 1.5% by weight relative to the aqueous medium is formed. and then the polymerization is continued by feeding tetrafluoroethylene and optionally a perfluoroalkyl vinyl ether of the formula, with the total amount of both monomers being fed between 0.004 and 0.075 mol % of the above formula. () a polymer containing polymerized perfluoroalkyl vinyl ether units and polymerized tetrafluoroethylene units should be formed, and (b) the polymerization should be carried out under a total pressure of 5 to 11 bar. This is made possible by the method according to the invention for producing the above-mentioned raw polymer powder, characterized in that it is carried out in the following manner. According to the method of the invention, the desired range of average particle size d 50 , bulk density and powder flow index of the resulting raw polymer powder is determined by the selection of a combination of two process parameters: The calculated concentration of the aforementioned PAVE monomers in the TFE-containing monomer mixture from 0.1 to 1.0% by volume, in particular 0.1-0.45% by volume (this concentration is determined at the starting stage of the polymerization, i.e. 1.5% by weight of modified TFE relative to the weight of the aqueous polymerization medium)
Adjustments are made at the stage until the polymer is formed. ), maintenance of a relatively low polymerization pressure in the range -5 to 11 bar. This also includes the surprising finding that characteristic powder properties can be established during this TFE polymerization within a short period of time at the beginning of the polymerization process. In this case, the average particle size can be controlled within a very wide range depending on the calculated concentration of PAVE in the polymerization initiation stage. Even though relatively large concentration changes in the concentration range greater than 0.45% by volume and less than 1.0% by volume cause only small changes in the average particle size,
Relatively small changes in concentration within the concentration range of 0.1 to about 0.45% by volume result in large changes in average particle size. The relationship between the calculated concentration of PAVE and the average particle size of the raw polymer powder shows that the concentration change is TFE−pressure,
This is important regardless of whether it is caused by the amount of PAVE used to initiate the polymerization or by varying the size of the free gas space. Furthermore, it was surprising to find that other fluoroolefins known as modifiers, such as hexafluoropropylene and chlorofluoroethylene, did not exhibit such an effect. According to the method described in GB 1,116,210, the use of perfluoropropyl vinyl ether results in round and fine particles compared to unmodified TFE-suspended polymer powders. A product is obtained. However, as the amount of perfluoropropyl vinyl ether incorporated into the product increases, the average particle size and bulk density of the powder decreases to such an extent that a product with an insufficient powder flow index results. must be allowed.
In contrast, the method of the present invention allows control of powder properties even though the total amount of modifier in the entire polymer remains within the same range. In the sense of the present invention, the calculated concentration of PAVE in a TFE-containing monomer mixture in the gas phase is adjusted by introducing a certain amount of gaseous PAVE and TFE into the known free gas space of the polymerization vessel. (in volume % of PAVE in the total monomer mixture), assuming that both monomers behave as ideal gases and are completely vaporized and into the aqueous medium. Dissolution of is ignored. If the actual value of the concentration established in the gas space is determined analytically, for example by gas chromatographic analysis, this value is slightly reduced compared to the calculated concentration value. The concentration of gaseous PAVE in TFE at the initiation stage of the polymerization is determined by the desired degree of incorporation of PAVE.
Under the total amount (e.g. as specified above),
It can be adjusted in various ways: - by selecting the amount of water used for the polymerization and by selecting the free space volume in the polymerization reactor at a constant TFE pressure and a constant amount of PAVE; By selecting the TFE-pressure at a constant PAVE volume and a constant gas space volume, -at a constant gas space volume and at a constant TFE-pressure, the total amount of PAVE is determined as required. by dividing the total amount of PAVE required to incorporate into the total polymer, if greater than the starting concentration given. Adjusting the concentration by varying the free gas space present in the reactor has certain limitations for economic reasons. As a rule, efforts are made to keep the free gas space small and the water-filled volume large, in order to make the best possible use of the available reactor volume. The ratio of free gas space to the space filled with aqueous polymerization medium in the polymerization reactor can generally vary within the range from 0.2 to 1, in particular from 0.3 to 0.5. For a fixed amount of PAVE determined by the desired incorporation into the total polymer and a predetermined free gas space in the polymerization reactor, the PAVE concentration in the initiation phase is approximately equal to the TFE-pressure. Can be changed by selection. In this case, the selection of TFE single pressure means that the pressure is PAVE−
It must be done such that the total pressure obtained together with the pressure is within the limits of that second important reaction parameter. The total polymerization pressure should be in the range from 5 to 11 bar, in particular from 7 to 10 bar. This relatively low pressure range is another important criterion of the process of the invention, and it was not expected that this would affect the resulting properties of the suspension polymer. Finally, it is determined by the desired amount of incorporation.
If the total amount of PAVE is greater than the amount added due to the starting concentration, increase the total amount of PAVE added by 2.
May be divided into two portions. In this case: - a portion amount of 1.5% by weight, based on the aqueous medium, which serves to adjust the PAVE concentration in the polymerization initiation stage and therefore to determine the particle properties of the polymer powder;
added during the previous polymerization before the polymer solids are formed, and - fed continuously or in batches during the subsequent polymerization in a portion that has substantially no or only a slight influence on the properties of the particles; do. The addition of the amount of PAVE to adjust the concentration of the starting stage does not necessarily have to be done to the total amount or at or before the start of the polymerization. However, the concentration in the starting stage should be adjusted when a polymer solids content of 0.75% by weight based on the aqueous medium is formed and the concentration so adjusted is 1.5% by weight based on the aqueous medium. It should be maintained until polymer solids are formed. In an advantageous embodiment of the process of the invention, this initial stage concentration is adjusted at the beginning of the polymerization and maintained until a polymer solids content of 1.5% by weight is formed. In this case, this concentration may vary slightly provided that it remains within the concentration range according to the invention. Furthermore, the process of the present invention provides for the addition of PAVE in the monomer mixture with TFE by batchwise or continuous addition of PAVE during the remaining polymerization period following the initiation stage.
It is particularly advantageous to carry out the process in such a way that the concentration of PAVE remains essentially constant. The powder according to the invention has a content of polymerized PAVE units of from 0.004 to 0.075 mol%, in particular from 0.008 to 0.04 mol% (this is the case for perfluoro-n-propyl vinyl ether). (corresponding to a content of 0.01-0.2% by weight, in particular 0.02-0.1% by weight) in order to produce a TFE-polymer, with respect to TFE, during the entire polymerization period.
A total amount of PAVE of 0.015 to 0.15 mol %, in particular 0.015 to 0.075 mol %, which in the case of perfluoro-n-propyl vinyl ether is 0.04 to 0.4 mol %, in particular
(equivalent to 0.04-0.2% by weight) should be fed to the polymerization vessel. The PAVE is then consumed until the desired solids content is achieved, ie until the formation of a polymer. The process according to the invention is carried out at polymerization temperatures in the range from 50 to 120°C, in particular from 60 to 75°C. As catalysts used are the customary catalysts used for the suspension polymerization of tetrafluoroethylene polymers, in particular inorganic water-soluble peroxides or customary redox systems. Particular preference is given to inorganic persulfates, especially ammonium persulfate. The polymerization rate was determined by the aqueous medium of 1.
The usual range is from 50 to 300 g, in particular from 60 to 150 g, of polymer per hour. The PH value of the aqueous polymerization medium can be adjusted by adding customary buffer substances such as ammonium carbonate, ammonium phosphate or borax.
The PH-value should be in the range of 6 to 9, which is normal for suspension polymerization. In the process of the invention, the suspension polymerization is carried out to a solids content in the range from 15 to 50% by weight, in particular from 25 to 40% by weight (polymer solids), based on the weight of the aqueous polymerization medium. In this case, suspension polymers are obtained which have a specific surface area that is within the usual range for suspension polymers of TFE (ie from 0.5 to 3 m 2 /g, measured according to the BET method). In this case, this value depends, inter alia, on the total amount of polymer solids formed relative to the weight of the aqueous polymer medium. Telogentically inert fluorinated emulsifiers, such as those described in DE 1109370, may optionally be added in small amounts (in the range 1 to 40 ppm). This makes it possible to increase the specific surface area to a value of 4.5 m 2 /g.
Such fluorinated emulsifiers which are inert as telogens are in particular the alkali and ammonium salts of perfluorocarboxylic acids, such as in particular perfluorooctanoic acid. Another advantageous embodiment of the process of the invention is to carry out the suspension polymerization starting from 1.5 to 3% by weight of polymer solids relative to the aqueous medium and from 8 to 12% by weight of polymer solids. Under stirring, maintain a stirrer rotational speed corresponding to a specific power of 0.5 to 1.5 watts per aqueous medium (measured in the aqueous medium before the start of the polymerization) during the stages of the polymerization process up to the time when a minute fraction is formed. This is done by implementing the following measures. According to this particularly advantageous embodiment of the polymerization process according to the invention, if the stirring intensity is kept at a relatively low level at very specific stages of the polymerization process, the bulk density and fluidity of the resulting raw polymer powder can be improved. Behavior is further improved. This stirring intensity can be expressed by the specific input power of the stirrer, which is measured in the aqueous medium before the start of the polymerization. This stage of the suspension polymerization process, which is critical with respect to the stirring intensity in order to achieve particularly high bulk densities and very good flow behavior, is suitable for aqueous polymerization media.
Begins when 1.5% by weight polymer solids is achieved.
This ends when a solids content of 12% by weight relative to the aqueous medium has been formed. During this stage, is 0.5
Maintain a stirrer rotation speed corresponding to a specific power in the range ~1.5 W/1 (aqueous medium). Furthermore, a sufficient improvement in bulk density and flow behavior occurs at a polymer solids content of 1.5 which results in the onset of this critical stage with respect to stirring intensity.
The polymer solids content shifts from 12% to 8% by weight and/or shifts from 3% to 8% by weight.
% by weight, but this improvement decreases more and more the further this critical step is missed. After the end of this stage i.e. for aqueous medium
After forming a polymer solids content of 12% by weight, the stirring intensity is non-critical considering the bulk density and flow behavior of the resulting raw polymer powder. If desired, for example for reasons of improved heat removal and/or more homogeneous mixing, further stirring is carried out at the same stirrer rotational speed or the rotational speed is increased to a value corresponding to a specific power input of 20 W/. Good too. It is preferred to increase the power input (in particular by 0.5 to 2.5 W per aqueous medium compared to the critical stage). Before the onset of the critical stage, ie before 1.5% by weight of polymer solids is formed, there is likewise no criticality in maintaining the stirring intensity. In this period, it is possible to select a rotation speed corresponding to a higher, equal or lower input than the stirrer rotation speed characterized by the above range of 0.5 to 1.5 W/(aqueous medium). At this starting stage,
such that the corresponding power measured in the aqueous medium before the start of the polymerization is higher than that maintained during the critical stage (in particular higher by 0.5 to 2.5 W/(aqueous medium)).
It is advantageous to adjust the stirrer rotation speed. This is advantageous in further speeding up the initiation of polymerization.
In some cases, even higher stirring intensities are possible. The stirrer rotation speed resulting from the specific input is, of course,
It depends on the type and filling height of the polymerization vessel, on the shape and number of components in the polymerization vessel, such as flow cut-off means, temperature measuring devices, etc., and on the type and shape of the stirrer used. The specific power input for a given stirrer rotational speed or range thereof is determined in the aqueous medium before the start of the polymerization. The procedure for this measurement is as follows: the stirrer input is measured in an empty polymer container at various rotational speeds. The amount of aqueous medium required for suspension polymerization according to the method of the invention is then charged and the measurement repeated. Calculate the specific power (SP) for a specific stirrer rotational speed as follows: SP (W/) = P (when filled) (W) - P (when empty) (W)/filling volume () where P (when filled) and P (when empty) are the input power (W) measured at a specific rotational speed when the polymerization vessel is in a filled state and in an empty state. . When determining the relationship between specific input power and rotational speed for a particular polymerization reactor and a particular stirrer, maintenance of the specific input power required in accordance with the present invention can be achieved by adjusting the appropriate stirring program for the suspension polymerization process. In the said stage of the polymerization process, which can be easily carried out by making and which is critical for bulk density and flow behavior, the stirrer ratio according to the invention is within the above-mentioned range. Adjust the stirrer rotation speed to correspond to the input. For the polymerization, conventional reactors, flow barriers and stirrers are used. For example, anchor shape, disk shape,
Propeller-like, impeller-like or paddle-like stirrers can be used. Particular preference is given to reactors equipped with an impeller stirrer. This particularly advantageous procedure further improves the bulk density, powder flow index and particle stability of the raw polymer powder obtained. By maintaining the agitation conditions described above, the bulk density can be increased by about 100-130 g/m under an otherwise identical polymerization procedure. That is, in this case from 670 to 880 g/, and it is therefore also possible to obtain bulk densities in the range from 750 to 880 g/. In the case of this treatment, the measured powder flow index decreased by 0.5-1.5 seconds/50g, and decreased by 4.0-1.5 seconds/50g.
2.5 seconds/50g, especially values of 3.5 to 2.5 seconds/50g. Finally, for particle stability 4.0-2.5 seconds/50
g, in particular values of 3.5 to 2.5 seconds/50 g are achieved. Coarse components with a particle size of >3000 μm, which may occur in secondary amounts during the polymerization, are removed by sieving the polymer before further processing and before determining the parameters of the powder according to the invention. Separate and remove. In the method of the present invention, this coarse component is
At most 25% by weight, usually not more than 15% by weight. The values characterizing the powder produced according to the invention described in the specification and examples are measured according to the following measurement method: (1) Bulk density Coarse components with a particle size exceeding 3000 μm After separation, measurements are carried out according to DIN 53468. (2) Average particle size (d 50 ) This measurement is carried out by sieve analysis according to DIN 53477 for a vibration time of 15 minutes using the sieves listed in the table, with measurements of the average particle size d 50 >
Coarse components with a particle size of 3000 μm are ignored. (3) Powder flow index Coated with polytetrafluoroethylene,
An aluminum funnel with an inner diameter of 74 mm (upper side), an inner diameter of 12 mm (lower side) and a height of 89 mm was attached to a commercial vibrator such that the distance from the vibrator motor casing to the middle of the funnel was 90-100 mm. Fix it. Fill the funnel with 50g of product,
A vibrator with an amplitude of 0.5 to 1 mm is switched on and the time from opening the funnel opening until the funnel is completely empty is measured. The powder flow index increases as the outflow time decreases.
It's getting better. Before measuring powder flow index>
Remove coarse components of 3000μm. (4) Particle stability Fill an aluminum beaker with an internal diameter of 100 mm and a height of 150 mm with 50 g of powder and stir for 5 minutes under 1000 revolutions/min. 2
A stirrer with two blades is held by a pin and a recessed part in the bottom of the beaker. The distance from the lower edge of the stirring blade to the bottom is 1.5 mm. The stirring blades with a thickness of 1.5 mm, a width of 25 mm and a length of 46 mm are at an angle of 45° to the stirrer axis and at an angle of 90° to each other. The edges of the wings are slightly rounded. To avoid electrostatic charging, 0.1 g of aluminum oxide is added to the product before stirring. Also in this measurement, coarse components of >3000 μm are removed in advance. The powder flow index of the stirred product in an aluminum container is then determined as described under (3). The powder flow index obtained after applying mechanical stress is used as a measure of particle stability. Comparing the powder flow index before and after the agitation treatment reveals to what extent the particles are destroyed under mechanical stress. (5) Determination of PAVE content The PAVE content of the polymer produced according to the present invention is determined by subtracting the amount of monomeric PAVE remaining after polymerization in the reactor from the total amount fed to the reactor. It can be calculated on balance. Furthermore, a method for determining the content of perfluoropropylovinyl ether in polymers is described in detail in DE 24 16 452 A1. An IR-spectroscopic analysis method is used. (6) Specific surface area This is defined by S. Brunaur, P.
Following the BET method of Emmet and E. Teller [J.Amer.
Chem.Soc., 60 (1938), p. 309] Areatron type apparatus [Manufacturer:
Measured at Leybold in Cologne. (7) Specific standard density This measurement is carried out on a specimen with a thickness of 4 to 7 mm, which is scraped from a ram-extruded specimen.
This specimen was heated to 380°C for approximately 30 minutes, then 60°C
Cool down to 300°C at a rate of °C/hour. Other points are carried out in accordance with ASTM1457-56T. (8) Specific melt viscosity The viscosity of the melt is measured at a temperature of 350° C. on a specimen having a width of 0.25 cm, a thickness of 0.65 cm and a length of 5 cm. The basic principles of the measurement method for measuring the elongation rate under known tensile stress were described by Ajroldi et al. in J. Appl. Polym.
Sci. 14 (1970), pages 79 onwards. (9) Tensile strength and elongation at break Measure according to ASTM1457-62T. Examples 1 to 19, Comparative Examples A to E Examples 1 to 19 and Comparative Examples A to E are carried out according to the following formulations. The polymerization is carried out in an enameled polymerization reactor with a total volume of 400 ml. The polymerization reactor is equipped with a vane stirrer and a two-armed flow cut-off. 210 g of demineralized water containing molten 35 g of ammonium carbonate is introduced into the reactor. Bring the reactor contents to a temperature of 70°C. The remaining gas space is evacuated by several injections of nitrogen. After that, TFE is press-fitted and the pressure is released. Add the calculated amount of PPVE needed to adjust the desired perfluoropropyl vinyl ether (PPVE) concentration in TFE for the polymerization initiation stage. Thereafter, TFE is press-fitted to the desired polymerization pressure. Set the stirrer rotation speed to 130 revolutions/minute [this is
1.6W/measured in aqueous medium before polymerization starts
(corresponds to the stirrer ratio input of the aqueous medium). The ammonium persulfate used as catalyst is then pumped into the polymerization reactor dissolved in 100 ml of demineralized water. After the start of polymerization, the polymerization pressure is automatically maintained constant by supplying fresh TFE and the polymerization temperature by cooling. The amount of TFE fed is measured and recorded by an orifice plate. The amount of PPVE initially introduced was
If the total amount of PPVE is not reached, which depends on the desired amount of PPVE incorporated, the remaining amount is introduced at another stage of the polymerization. When the desired polymer weight, calculated for the aqueous medium used, has been achieved, the reaction is stopped by releasing the TFE. Tetrafluoroethylene remaining in the gas space of the polymerization reactor is purged with nitrogen. The resulting polymer powder is separated from the aqueous polymerization medium, washed with 100 ml of demineralization and dried for 10 hours at 250° C. in an air-circulating drying chamber. Coarse particles with a particle size of more than 3000 μm, which are produced in secondary quantities during the polymerization, are removed by a sieve. Table 1 shows the polymerization conditions for Examples 1 to 19 and Comparative Examples A to E. Differences from the above prescription and additional conditions are noted in footnotes. Table 1 lists the properties of the TFE polymer powders produced. As noted in the footnotes to Table 1, Example 18 uses perfluoroethyl vinyl ether in place of PPVE, Comparative Examples C and D use hexafluoropropylene, and Comparative Example E uses chlorotrifluoropropylene. Use ethylene. The symbol "∞" in the "Powder Flow Index" column in the table means that the powder flow stopped during the measurement. In this case, an automatic dosing device operating under test conditions is prevented from operating. The powders obtained according to Comparative Examples A to E consist exclusively of coarse particles >3000 μm. Therefore, this cannot be excluded in this case.

【表】【table】

【表】 しての、生じた重合体固

形分含有量(重量%)

過硫酸アンモニウムの使 3.8 2.6
1.9 3.0 3.8 3.8
6.0
用量(g)

重合時間(時) 4.0 4.1
4.6 4.0 3.5 3.6
4.7
[Table] The resulting polymer solids

Form content (weight%)

Use of ammonium persulfate 3.8 2.6
1.9 3.0 3.8 3.8
6.0
Dose (g)

Polymerization time (hours) 4.0 4.1
4.6 4.0 3.5 3.6
4.7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一般式() CF2=CF−O−Rf () [式中、Rfはペルフルオルエチル−、ペルフル
オル−n−プロピル−又はペルフルオル−n−ブ
チル基を意味する。] で表されるペルフルオルアルキルビニルエーテル
の重合した単位0.004〜0.075モル%と重合したテ
トラフルオルエチレン単位とより成り、0.5〜4.5
m2/gの比表面積を有している、粒子の構造化を
含む後処理なしに重合から直接的に得られ、溶融
状態から加工できない自由流動性の顆粒状テトラ
フルオルエチレン重合体未加工重合体粉末に於い
て、3000μmより大きい粒子径を有する大き過ぎ
る粒子を含まない、450〜1400μmの平均粒子径
d50、少なくとも570g/の嵩密度、最高5秒/
50gの粉末流動指数及び最高5.5秒/50gの粒子
安定性を有していることを特徴とする、上記重合
体粉末。 2 620〜750g/の嵩密度を有している特許請
求の範囲第1項記載の、溶融状態から加工できな
い自由流動性で顆粒状のテトラフルオルエチレン
重合体未加工重合体粉末。 3 670〜880g/の嵩密度を有している特許請
求の範囲第1項記載の、溶融状態から加工できな
い自由流動性で顆粒状のテトラフルオルエチレン
重合体未加工重合体粉末。 4 750〜880g/の嵩密度を有している特許請
求の範囲第1項記載の、溶融状態から加工できな
い自由流動性で顆粒状のテトラフルオルエチレン
重合体未加工重合体粉末。 5 4.0〜3.0秒/50gの粉末流動指数及び4.0〜
3.0秒/50gの粒子安定性を有している特許請求
の範囲第1項記載の、溶融状態から加工できない
自由流動性で顆粒状のテトラフルオルエチレン重
合体未加工重合体粉末。 6 4.0〜2.5秒/50gの粉末流動指数及び4.0〜
2.5秒/50gの粒子安定性を有している特許請求
の範囲第1項記載の、溶融状態から加工できない
自由流動性で顆粒状のテトラフルオルエチレン重
合体未加工重合体粉末。 7 3.5〜2.5秒/50gの粉末流動指数及び3.5〜
2.5秒/50gの粒子安定性を有している特許請求
の範囲第1項記載の、溶融状態から加工できない
自由流動性で顆粒状のテトラフルオルエチレン重
合体未加工重合体粉末。 8 600〜1200μmの平均粒子径d50を有している
特許請求の範囲第1項記載の、溶融状態から加工
できない自由流動性で顆粒状のテトラフルオルエ
チレン重合体未加工重合体粉末。 9 重合した単位がペルフルオル−n−プロピル
ビニルエーテルの単位である特許請求の範囲第1
項記載の、溶融状態から加工できない自由流動性
で顆粒状のテトラフルオルエチレン重合体未加工
重合体粉末。 10 一般式() CF2=CF−O−Rf () [式中、Rfはペルフルオルエチル−、ペルフル
オル−n−プロピル−又はペルフルオル−n−ブ
チル基を意味する。] で表されるペルフルオルアルキルビニルエーテル
およびテトラフルオルエチレンより成る単量体混
合物を通常の遊離ラジカル形成性触媒および緩衝
物質の存在下に水性媒体中で撹拌下に懸濁重合
し、続いて水性媒体から粉末重合体を分離しそし
て3000μmより大きい粒子径を有する大き過ぎる
粒子を除去することによつて、450〜1400μmの
平均粒子径d50、少なくとも570g/の嵩密度、
最高5秒/50gの粉末流動指数及び最高5.5秒/
50gの粒子安定性を有し、上記ペルフルオルアル
キルビニルエーテルの重合した単位0.004〜0.075
モル%と重合したテトラフルオルエチレン単位と
より成り且つ0.5〜4.5m2/gの比表面積を有して
いる溶融状態から加工できない自由流動性で顆粒
状のテトラフルオルエチレン重合体未加工重合体
粉末を製造するに当たつて、 (a) テトラフルオルエチレンとの単量体混合物状
態での式()の気体状ペルフルオルアルキル
ビニルエーテルの気相中濃度を、水性媒体に対
して1.5重量%の重合体固形分が形成されるま
での初期段階に於いて0.1〜1.0容量%に設定
し、次いで重合をテトラフルオルエチレンおよ
び場合によつては式のペルフルオルアルキル
ビニルエーテルの供給下に継続し、その際供給
する両方の単量体の総量を0.004〜0.075モル%
の上記式()の重合したペルフルオルアルキ
ルビニルエーテル単位および重合したテトラフ
ルオルエチレン単位を含有する重合体が形成さ
れるように決めるべきであり、そして (b) 重合を5〜11barの全体圧のもとで実施する ことを特徴とする上記未加工重合体粉末の製造方
法。 11 懸濁重合をテロゲンとしての不活性の
40ppmまでの量の弗素化乳化剤の存在下に実施す
る特許請求の範囲第10項記載の方法。 12 式()のガス状ペルフルオルアルキルビ
ニルエーテルの濃度が0.1〜0.45容量%の計算値
である特許請求の範囲第10項記載の方法。 13 水性媒体に対して1.5〜3重量%の重合体
固形分を形成した時に開始しそして8〜12重量%
の重合体固形分が形成される時までに及ぶ重合過
程中の相において、撹拌機の回転速度を、1の
水性媒体当たり0.5〜1.5ワツトの比入力(重合開
始前の水性媒体中で測定)に相当するそれに調整
する特許請求の範囲第10項記載の方法。 14 懸濁重合を開始してから、水性媒体に対し
て1.5重量%の重合体固形分が形成されるまで、
重合過程中の特許請求の範囲第13項に規定した
相で用いたのより大きい比入力(重合開始前の水
性媒体中で測定)に相当する撹拌機回転速度にて
実施する特許請求の範囲第13項記載の方法。
[Claims] 1 General formula () CF 2 = CF-O-R f () [In the formula, R f means perfluoroethyl-, perfluoro-n-propyl-, or perfluoro-n-butyl group. do. ] Consists of 0.004 to 0.075 mol% of polymerized units of perfluoroalkyl vinyl ether represented by and polymerized tetrafluoroethylene units, and 0.5 to 4.5
A free-flowing, granular, tetrafluoroethylene polymer raw material obtained directly from polymerization without post-processing, including structuring of the particles, having a specific surface area of m 2 /g and which cannot be processed from the melt. In polymer powders, average particle size from 450 to 1400 μm, not including too large particles with a particle size larger than 3000 μm.
d 50 , bulk density of at least 570 g/, maximum 5 s/
Polymer powder as described above, characterized in that it has a powder flow index of 50g and a particle stability of up to 5.5 seconds/50g. 2. A free-flowing, granular, raw tetrafluoroethylene polymer powder according to claim 1, which cannot be processed from the melt, having a bulk density of 620 to 750 g/g. 3. A free-flowing, granular tetrafluoroethylene polymer raw polymer powder according to claim 1, which cannot be processed from the melt, having a bulk density of 670 to 880 g/g. 4. A free-flowing, granular tetrafluoroethylene polymer raw polymer powder according to claim 1, which cannot be processed from the melt, having a bulk density of 750 to 880 g/g. 5 Powder flow index of 4.0~3.0 seconds/50g and 4.0~
A free-flowing, granular tetrafluoroethylene polymer raw polymer powder, which is not processable from the melt, as claimed in claim 1, having a particle stability of 3.0 seconds/50 g. 6 Powder flow index of 4.0~2.5 seconds/50g and 4.0~
A free-flowing, granular tetrafluoroethylene polymer raw polymer powder, which is not processable from the melt, as claimed in claim 1, having a particle stability of 2.5 seconds/50 g. 7 Powder flow index of 3.5~2.5 seconds/50g and 3.5~
A free-flowing, granular tetrafluoroethylene polymer raw polymer powder, which is not processable from the melt, as claimed in claim 1, having a particle stability of 2.5 seconds/50 g. 8. A free-flowing, granular tetrafluoroethylene polymer raw polymer powder according to claim 1, which cannot be processed from the melt, having an average particle size d 50 of from 600 to 1200 μm. 9 Claim 1 in which the polymerized unit is a unit of perfluoro-n-propyl vinyl ether
Free-flowing, granular tetrafluoroethylene polymer raw polymer powder, which cannot be processed from the melt, as described in Section 1. 10 General Formula () CF 2 =CF-O-R f () [In the formula, R f means perfluoroethyl-, perfluoro-n-propyl- or perfluoro-n-butyl group. ] A monomer mixture consisting of perfluoroalkyl vinyl ether and tetrafluoroethylene of the formula is suspension polymerized with stirring in an aqueous medium in the presence of customary free radical-forming catalysts and buffer substances, followed by By separating the powdered polymer from the aqueous medium and removing oversized particles with a particle size greater than 3000 μm, an average particle size d 50 of from 450 to 1400 μm, a bulk density of at least 570 g/m;
Up to 5 seconds/50g powder flow index and up to 5.5 seconds/
With a particle stability of 50 g, the polymerized units of the above perfluoroalkyl vinyl ether are 0.004 to 0.075.
A free-flowing, granular tetrafluoroethylene polymer raw polymer that cannot be processed from the melt state, consisting of mol % and polymerized tetrafluoroethylene units and having a specific surface area of 0.5 to 4.5 m 2 /g. In producing the combined powder, (a) the concentration in the gas phase of the gaseous perfluoroalkyl vinyl ether of formula () in the monomer mixture state with tetrafluoroethylene is 1.5 with respect to the aqueous medium; The polymer solids content is set at 0.1-1.0% by volume in the initial stage until a weight percent polymer solids is formed, and then the polymerization is carried out under the feed of tetrafluoroethylene and optionally a perfluoroalkyl vinyl ether of the formula Then, the total amount of both monomers supplied is 0.004 to 0.075 mol%.
It should be determined that a polymer containing polymerized perfluoroalkyl vinyl ether units and polymerized tetrafluoroethylene units of the above formula () is formed, and (b) the polymerization is carried out at a total pressure of 5 to 11 bar. The method for producing the raw polymer powder described above, characterized in that the method is carried out under the following conditions. 11 Suspension polymerization as an inert telogen
11. A process according to claim 10, carried out in the presence of a fluorinated emulsifier in an amount up to 40 ppm. 12. The method according to claim 10, wherein the concentration of the gaseous perfluoroalkyl vinyl ether of formula () is a calculated value of 0.1 to 0.45% by volume. 13 starting when forming a polymer solids content of 1.5 to 3% by weight and 8 to 12% by weight of the aqueous medium.
During the phase during the polymerization process, up to the time when a polymer solids of 11. A method as claimed in claim 10 in which the method corresponds to: 14 From the start of the suspension polymerization until a polymer solids content of 1.5% by weight based on the aqueous medium is formed.
Claim 1 carried out at a stirrer rotational speed corresponding to a higher specific input (measured in the aqueous medium before the start of the polymerization) than that used in the phase defined in claim 13 during the polymerization process. The method described in item 13.
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