KR101304893B1 - Method of preparing and concentration the ptfe dispersion - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리테트라플루오로에틸렌 나노수분산체의 제조 및 이의 농축에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 유화중합법에 의해 고형분 함량이 20~30wt.%인 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수분산체를 제조하고, 입자크기가 700~3,000㎛이며, 담지효율(expansion coefficient, g/g, D.I. water)이 자체 중량대비 100~1,000배에 이르는 고흡수성 고분자(SAP : Super Absorbent Polymer)를 이용하여, PTFE 수분산체에 담지 혹은 접촉시켜, 모세관이나 흡수체의 탄성팽창에 의해 물을 흡수 및 제거함으로써 고형분 함량이 60wt.%이상인 나노크기(100~500㎚)를 갖는 PTFE 수분산체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to the preparation of polytetrafluoroethylene nanoaqueous dispersions and their concentration. More specifically, the present invention is to prepare a polytetrafluoroethylene (PTFE) water dispersion having a solid content of 20 ~ 30wt.% By emulsion polymerization method, the particle size is 700 ~ 3,000㎛, the expansion coefficient (expansion coefficient , g / g, DI water (SAP: Super Absorbent Polymer), which is 100 ~ 1,000 times its own weight, is supported or supported on PTFE water dispersion, and the water is expanded by capillary or absorbent elastic expansion. It relates to a method for producing a PTFE water dispersion having a nano-size (100 ~ 500nm) having a solid content of more than 60wt.% By absorbing and removing.

Description

PTFE 수분산체의 제조 및 이의 농축방법{METHOD OF PREPARING AND CONCENTRATION THE PTFE DISPERSION}Preparation of PTFE Aqueous Dispersion and Method of Concentration {METHOD OF PREPARING AND CONCENTRATION THE PTFE DISPERSION}

본 발명은 개략적으로 폴리테트라플루오로에틸렌 나노수분산체의 제조 및 이의 농축에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 유화중합법에 의해 고형분 함량이 20~30wt.%인 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수분산체를 제조하고, 고흡수성 고분자(SAP : Super Absorbent Polymer)인 폴리(아크릴레이트-아크릴아미드) 가교공중합체를 PTFE 수분산체에 담지 혹은 접촉시켜, 고형분 함량이 60wt.%이상인 나노크기(100~500㎚)를 갖는 PTFE 수분산체의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates generally to the preparation and concentration of polytetrafluoroethylene nanoaqueous dispersions. More specifically, the present invention is to prepare a polytetrafluoroethylene (PTFE) water dispersion having a solid content of 20 ~ 30wt.% By the emulsion polymerization method, poly (acrylic) is a super absorbent polymer (SAP) It relates to a method for producing a PTFE aqueous dispersion having a nano-size (100 ~ 500nm) having a solid content of 60wt.% Or more by supporting or contacting the rate-acrylamide) crosslinked copolymer.

고분자량의 PTFE는 용융점도가 매우 높아 사출 및 압출 등의 일반성형가공법을 적용하기에는 한계가 있으며, 코팅, 필름, 함침제 및 전극활물질의 접착바인더로 사용되기 위해서는 먼저 나노크기의 입자제조와 함께 고농도(60wt.%이상)로 농축된 수분산체가 필요하다. 이러한 일환으로 저농도의 PTFE 수분산체에 대하여 증발농축법, 감압농축법, 동결농축법, 전기투석법, 한외여과막법 및 담점(cloud point)을 이용한 데칸데이션법 등이 적용되고 있으며, 경제적 효율면에서 한외여과막법과 데칸데이션법이 주로 이용되고 있다. PTFE of high molecular weight has a very high melt viscosity, and thus there is a limit to applying general molding processes such as injection and extrusion. A water dispersion concentrated to 60 wt.% Or more is required. As a part of this, evaporative concentration method, reduced pressure concentration method, freeze concentration method, electrodialysis method, ultrafiltration membrane method and decantation method using cloud point are applied to low concentration of PTFE water dispersion. The ultrafiltration membrane method and the decantation method are mainly used.

예를 들어, 미국특허 제 6,153,668호에서는 30wt.%의 PTFE 수분산체를 얻은 다음, 비이온 계면활성제가 수용액에서 갖는 담점(Cloud Point)의 특성을 이용한 별도의 농축단계를 거쳐 70wt.%의 PTFE 수분산체를 얻는 것을 게시하고 있다. For example, U. S. Patent No. 6,153, 668 obtains 30 wt.% Of PTFE water dispersion, and then 70 wt.% Of PTFE water through a separate concentration step using the characteristics of the cloud point of the nonionic surfactant in the aqueous solution. Posting to get the body.

또한, 미국특허 제 6,153,688호에서는 비이온계면활성제로 폴리에틸렌알킬에테르를 사용하여 친환경의 특성을 갖는 PTFE 수분산체를 60wt.%까지 농축시키는 기술을 서술하고 있다. In addition, US Pat. No. 6,153,688 describes a technique for concentrating PTFE water dispersion having environmentally friendly properties up to 60 wt.% Using polyethylene alkyl ether as a nonionic surfactant.

또 다른 예로, 미국특허 제 6,136,933호에서는 TFE 유화중합을 파라핀왁스의 사용하에 중합단계를 저온(55)과 고온(80)의 2단계로 나누어 실시함으로써 고형분함량이 44.1wt.%에 이르는 수분산체를 제조했다. In another example, U.S. Patent No. 6,136,933 discloses an aqueous dispersion having a solid content of 44.1 wt.% By performing a TFE emulsion polymerization in two stages of low temperature (55) and high temperature (80) using paraffin wax. Manufactured.

예를 들어, 미국특허 제 60,638,296호는 이온교환수지를 사용하여 불소계 계면활성제의 제거와 함께 농축하는 공정이 기재되어 있다. For example, US Pat. No. 60,638,296 describes a process for concentrating with removal of fluorine-based surfactants using ion exchange resins.

이러한 PTFE 수분산체는 유화중합시 안정한 입자의 형성과 함께 고농도화 가 확보되어야 한다. 하지만 상기의 방법으로는 농축공정에 소요되는 에너지 비용의 상승과 함께 유화안정제의 제거과정에서 일어나는 PTFE 입자의 손실을 줄이기에는 한계가 있다.
The PTFE water dispersion should be secured in high concentration with the formation of stable particles during emulsion polymerization. However, the above method has a limit in reducing the loss of PTFE particles in the process of removing the emulsion stabilizer along with an increase in the energy cost of the concentration process.

PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체를 농축하는 방법으로는 증발농축법, 감압농축법, 동결농축법, 전기투석법 한외여과막법 및 담점(cloud point)을 이용한 데칸데이션법 등이 있으며, 에너지 효율과 작업의 편리성 때문에 유기계 박막을 사용하는 한외여과막법과 연속공정이 가능한 데칸데이션법이 주로 이용되고 있다. Methods of concentrating the aqueous dispersion of modified fluorine compounds including PTFE include evaporation concentration method, reduced pressure concentration method, freeze concentration method, electrodialysis method, ultrafiltration membrane method and decantation method using cloud point. The ultrafiltration membrane method using organic thin film and the decantation method which can perform a continuous process are mainly used because of the convenience of overworking.

그러나 키토산, 알긴산, 셀룰로오스, 초산셀룰로오스, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리술폰 등의 천연 혹은 합성고분자의 박막을 사용하는 한외여과막법은 일반적으로 내열성이 떨어지며, 장시간 운전시 표면오염에 의한 작업효율의 저하와 이에 따른 고에너지 비용이 소모된다는 단점이 있다. However, the ultrafiltration membrane method using a thin film of natural or synthetic polymers such as chitosan, alginic acid, cellulose, cellulose acetate, polyacrylonitrile and polysulfone generally has low heat resistance. As a result, high energy costs are consumed.

이에 반해, 비이온계면활성제의 담점을 이용한 데칸테이션법은 20~30wt.%의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체에 대하여 일정량의 비이온계면활성제를 첨가한 다음, 70~90℃까지 가온시킴으로써 반응생성물의 박리를 유도하는 농축법으로 현재 가장 일반화된 농축공정이다. 하지만 이와 같은 방법을 사용할 경우, 추가적으로 첨가되는 비이온계면활성제에 의한 품질의 저하는 물론 가온-냉각-가온의 공정을 반복함에 따른 에너지 비용의 상승을 초래할 뿐만 아니라, 농축공정에 있어 침전 및 분리과정에서 발생하는 PTFE를 포함한 변성 불소화합물 나노입자의 손실과 조업시간의 연장은 해결해야 할 과제로 남아있다. In contrast, the decantation method using the cloud point of the nonionic surfactant is added by adding a certain amount of the nonionic surfactant to the aqueous dispersion of the modified fluorine compound containing 20-30 wt.% PTFE, and then warming to 70-90 ° C. It is the concentration method that induces the separation of reaction products. However, the use of such a method not only leads to a decrease in the quality of the non-ionic surfactant added, but also to an increase in the energy cost by repeating the heating-cooling-heating process, as well as the precipitation and separation processes in the concentration process. The loss of modified fluorine-containing nanoparticles, including PTFE, generated in the process and the prolonged operating time remain a challenge.

따라서, 본 발명은 TFE 단량체; 및 비닐리덴플루오라이드, 비닐플루오라이드, 클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알킬비닐에테르, 헥사플루오로프로필렌, 에틸렌, 및 클로로트리플루오로에틸렌과 에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 단량체를 수상 분산매하에서 유화중합법에 의해 고형분 함량이 20~30wt.%인 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체를 제조하고, 고흡수성 수지를 이용한 연속적인 농축공정에 의하여, 고형분 함량이 60wt.%이상인 나노크기(200~500㎚)의 PTFE 수분산체를 포함한 변성 불소화합물을 얻을 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Thus, the present invention provides a TFE monomer; And monomers selected from the group consisting of vinylidene fluoride, vinyl fluoride, chlorotrifluoroethylene, perfluoroalkyl vinyl ether, hexafluoropropylene, ethylene, and chlorotrifluoroethylene and ethylene in an aqueous dispersion medium. By law, a water dispersion of a modified fluorine compound containing PTFE having a solid content of 20-30 wt.% Is prepared, and a nano-size (200-500) having a solid content of 60 wt. It was confirmed that the modified fluorine compound containing the PTFE aqueous dispersion of (nm) can be obtained, and the present invention was completed.

제1 양태로, 본 발명은 수용성 개시제가 용해되어 있는 수상(water-phase)을 연속상으로 하고, 가스(gas)상태의 올레핀 모노머인 테트라플루오로에틸렌(TFE); 및 비닐리덴플루오라이드, 비닐플루오라이드, 클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알킬비닐에테르, 헥사플루오로프로필렌, 에틸렌, 및 클로로트리플루오로에틸렌과 에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 단량체를 분산상(dispersion-phase)으로 하여, 유화중합법(emulsion polymerization)에 의하여 제조된 나노크기를 갖는 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체를 제공한다. In a first aspect, the present invention provides a water-phase in which a water-soluble initiator is dissolved in a continuous phase, and tetrafluoroethylene (TFE) which is a gaseous olefin monomer; And dispersion-phase monomers selected from the group consisting of vinylidene fluoride, vinyl fluoride, chlorotrifluoroethylene, perfluoroalkyl vinyl ether, hexafluoropropylene, ethylene, and chlorotrifluoroethylene and ethylene. ) To provide an aqueous dispersion of a modified fluorine compound including PTFE having a nano-size prepared by emulsion polymerization.

또한, 제2 양태로, 본 발명은 상기 기재된 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체의 제조방법으로서,In a second aspect, the present invention provides a method for producing an aqueous dispersion of a modified fluorine compound containing PTFE as described above.

a) 유화중합법에 의하여 테트라플루오로에틸렌(TFE); 및 비닐리덴플루오라이드, 비닐플루오라이드, 클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알킬비닐에테르, 헥사플루오로프로필렌, 에틸렌, 및 클로로트리플루오로에틸렌과 에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 가스상의 단량체를 중합하여 고형분 함량 20~30wt.%인 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 나노수분산체를 제조하는 단계; a) tetrafluoroethylene (TFE) by emulsion polymerization; And solidifying by polymerizing a gaseous monomer selected from the group consisting of vinylidene fluoride, vinyl fluoride, chlorotrifluoroethylene, perfluoroalkyl vinyl ether, hexafluoropropylene, ethylene, and chlorotrifluoroethylene and ethylene. Preparing a nanowater dispersion of a modified fluorine compound including PTFE having a content of 20-30 wt.%;

b) 반응생성물을 냉각장치를 이용하여 파라핀 왁스(paraffin wax)의 녹는점(melting point)이하로 냉각한 다음, 상층부의 응고된 파라핀 왁스를 제거하는 단계:b) cooling the reaction product to below the melting point of the paraffin wax using a cooling device, and then removing the solidified paraffin wax of the upper layer:

c) 파라핀 왁스가 제거된 반응생성물에 고흡수성 고분자를 담지 혹은 접촉시키는 단계;c) supporting or contacting the superabsorbent polymer in the reaction product from which the paraffin wax has been removed;

d) 물을 담지 혹은 흡수한 고흡수성 고분자를 반응생성물로부터 분리하는 단계; 및d) separating the superabsorbent polymer carrying or absorbing water from the reaction product; And

e) 단계 c)와 단계 d)를 반복 수행함으로써 원하는 농도의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체를 제조하는 방법을 제공한다.
e) repeating steps c) and d) provides a method for preparing an aqueous dispersion of a modified fluorine compound containing a desired concentration of PTFE.

PTFE를 포함한 변성 불소화합물을 제조하는 방법으로 용액중합법(solution polymerization), 현탁중합법(suspension polymerization) 및 유화중합법(emulsion polymerization) 혹은 분산중합법(dispersion polymerization)이 있으며, 용액중합법의 경우, 몬트리올 의정서(Montreal Protocol)에 의해 클로로플루오로카본(chlorofluorocarbon)이나 퍼플루오로카본(perfluorocarbon) 등의 용매(solvent) 사용이 극도로 제한되면서 환경친화적인 용매를 적용하려는 연구가 계속되어 왔다. 이러한 일환으로 하이드로플루오로에테르(hydrofluoroether)나 하이드로플루오로카본(hydrofluorocabon) 등이 대체 용매로 채택되었으나, 상업적 적용과 비용에 있어서의 한계를 극복하지 못하고 있다. 현탁중합법의 경우, PTFE를 포함한 변성 불소화합물은 과립 형태로 얻어지는데 이와 같은 중합공정에서는 계면활성제를 사용하지 않기 때문에 유화중합공정에 수반되는 응석(coagluation)이나 수세(washing) 공정 없이 직접 여과하여 사용할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 이러한 방법에 의해 제조된 PTFE를 포함한 변성 불소화합물은 입도분포가 넓으며(broad) 제형변형을 위한 공중합체의 형성에 많은 제약이 따른다는 단점이 있다. 이에 반해, 유화중합법은 불소계 계면활성제를 사용함으로써 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 성장 반응중 사슬의 이동(chain transfer)을 억제함으로써 높은 분자량의 불소화합물을 합성할 수 있다는 점과 입도분포의 제어가 용이하다는 장점이 있다. 하지만 저농도로 제조된 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체는 농축공정이 복잡하고 고에너지비용을 필요로 한다는 단점이 있다. 따라서 본 발명에서는 저농도로 제조된 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체에 대하여 가장 일반적으로 사용되고 있는 비이온계면활성제의 첨가(담점특성 이용)에 의한 데칸테이션법을 배제하고 별도의 추가 설비 없이 고흡수성수지의 첨가에 의한 농축공정을 실시함으로써 에너지 비용의 절감은 물론 단일 공정에 의한 고농도의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체를 제조하는 기술을 제공한다.
Methods for producing modified fluorine compounds including PTFE include solution polymerization, suspension polymerization and emulsion polymerization or dispersion polymerization. In the case of solution polymerization The use of environmentally friendly solvents has continued as the Montreal Protocol limits the use of solvents such as chlorofluorocarbons and perfluorocarbons. As a part of these, hydrofluoroether and hydrofluorocabon have been adopted as alternative solvents, but they do not overcome the limitations in commercial application and cost. In the suspension polymerization method, the modified fluorine compound including PTFE is obtained in the form of granules. In this polymerization process, since the surfactant is not used, it is directly filtered without the coagluation or washing process accompanying the emulsion polymerization process. It has the advantage of being available. However, modified fluorine compounds including PTFE prepared by this method have a broad particle size distribution and have many limitations in forming a copolymer for modification of a formulation. On the other hand, the emulsion polymerization method is capable of synthesizing high molecular weight fluorine compounds by controlling chain transfer during growth reaction of modified fluorine compounds including PTFE by using fluorine-based surfactants and controlling particle size distribution. It has the advantage of being easy. However, the water dispersion of the modified fluorine compound containing a low concentration of PTFE has a disadvantage that the concentration process is complicated and requires a high energy cost. Therefore, the present invention excludes the decantation method by the addition of nonionic surfactant (using cloud point characteristics) which is most commonly used for the water dispersion of modified fluorine compound including PTFE prepared at low concentration, and has high absorbency without additional equipment. The present invention provides a technique for producing an aqueous dispersion of a modified fluorine compound containing a high concentration of PTFE by a single process as well as reducing energy costs by performing a concentration step by adding a resin.

도1은 실시예 1에 의해 제조된 PTFE 수분산체의 Midac FT-IR 스펙트로미터를 이용하여 해상도(resolution)를 2㎝-1, 스캔(scan) 수를 4로 하여 500~4000㎝- 1영역의 스펙트럼을 측정한 결과이다.
도 2는 실시예 1에 의해 제조된 PTFE 나노입자의 EDS에 의한 정량, 정성 분석 결과이다.
도 3은 실시예 1에 의해 제조된 PTFE 나노입자의 표면 모폴로지를 나타낸다.
도 4는 실시예 1에 의해 제조된 PTFE 수분산체의 입도 분포를 나타낸다.
1 is a 500 ~ 4000 cm - 1 region of a resolution of 2 cm -1 , the number of scans (4) using the Midac FT-IR spectrometer of the PTFE water dispersion prepared in Example 1 The result of measuring the spectrum.
2 is a quantitative and qualitative analysis result of the PTFE nanoparticles prepared by Example 1 by EDS.
3 shows the surface morphology of PTFE nanoparticles prepared by Example 1. FIG.
Figure 4 shows the particle size distribution of the PTFE water dispersion prepared in Example 1.

본 발명은 유화중합에 의하여 20~30wt.%의 저농도의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체를 제조한 다음, 연속적으로 고흡수성 고분자를 사용하여 어떤 특별한 가열 등의 조작 없이 흡수농축공정을 행함으로써 고형분함량이 60wt.%이상인 고농도의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체를 얻는 제조기술이다. The present invention prepares an aqueous dispersion of a modified fluorine compound containing a low concentration of PTFE of 20 ~ 30wt.% By emulsion polymerization, and then continuously using a superabsorbent polymer to perform the absorption concentration process without any special heating or the like It is a manufacturing technology for obtaining an aqueous dispersion of a modified fluorine compound containing a high concentration of PTFE having a solid content of 60 wt.% Or more.

본 발명에서는 수계 내에서 고농도의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 나노수분산체를 얻기 위하여 가스(gas)상의 테트라플루오로에틸렌(TFE); 및 비닐리덴플루오라이드, 비닐플루오라이드, 클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알킬비닐에테르, 헥사플루오로프로필렌, 에틸렌, 및 클로로트리플루오로에틸렌과 에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 단량체에 대하여 유화중합을 실시한 후, 20~30wt.%의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 나노수분산체를 얻은 다음, 연속적으로 고흡수성 고분자를 사용하여 어떤 특별한 가열 등의 조작 없이 흡수농축공정을 행함으로써 고형분함량이 60wt.%이상인 고농도의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 나노수분산체를 얻는 제조기술이다. In the present invention, in order to obtain a nano water dispersion of the modified fluorine compound containing a high concentration of PTFE in the water system, tetrafluoroethylene (TFE) in the gas (gas); And emulsion polymerization of vinylidene fluoride, vinyl fluoride, chlorotrifluoroethylene, perfluoroalkyl vinyl ether, hexafluoropropylene, ethylene, and monomers selected from the group consisting of chlorotrifluoroethylene and ethylene. Thereafter, a nano-water dispersion of a modified fluorine compound containing 20-30 wt.% PTFE was obtained, and then the superabsorbent polymer was continuously used to perform an absorption concentration process without any special heating or the like, so that the solid content was 60 wt. It is a manufacturing technology to obtain nano water dispersion of modified fluorine compound containing high concentration of PTFE.

구체예에서, 당해의 유화중합은 PTFE를 포함한 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE), 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE) 등을 생성시킨다.In an embodiment, the emulsion polymerization is polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinylether including PTFE Copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE) and the like are produced.

상기의 목적을 달성하기 위해, In order to achieve the above object,

a) 불소계 계면활성제, 파라핀왁스 및 수용성 개시제가 용해되어 있는 연속상(수상)에 전단응력을 가한 상태에서 가스상의 테트라플루오로에틸렌(TFE); 및 비닐리덴플루오라이드, 비닐플루오라이드, 클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알킬비닐에테르, 헥사플루오로프로필렌, 에틸렌, 및 클로로트리플루오로에틸렌과 에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 가스상의 단량체(분산상)을 주입하여 20~30wt.%의 저농도 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체를 제조하는 단계;a) gaseous tetrafluoroethylene (TFE) with shear stress applied to the continuous phase (aqueous phase) in which the fluorine-based surfactant, paraffin wax and water-soluble initiator are dissolved; And a gaseous monomer (dispersed phase) selected from the group consisting of vinylidene fluoride, vinyl fluoride, chlorotrifluoroethylene, perfluoroalkyl vinyl ether, hexafluoropropylene, ethylene, and chlorotrifluoroethylene and ethylene. Preparing an aqueous dispersion of a modified fluorine compound containing 20-30 wt.% Of low concentration PTFE by injection;

b) 단계 a)에서 제조된 반응생성물을 상온으로 냉각시켜 상부의 고화된 파라핀왁스를 제거하는 단계; 및b) cooling the reaction product prepared in step a) to room temperature to remove the upper solidified paraffin wax; And

c) 고흡수성 고분자를 단계 b)에서 제조된 반응생성물에 담지 혹은 접촉시켜 물을 흡수 및 제거하여 농축시키는 단계를 포함하는 제조방법을 제공한다.c) providing a preparation method comprising the step of absorbing and removing water by concentrating the superabsorbent polymer on or in contact with the reaction product prepared in step b).

구체적으로는, 본 발명은Specifically, the present invention relates to

a) 탈이온수에 불소계 계면활성제, 파라핀왁스 및 수용성 개시제가 용해되어 있는 연속상(수상)에 전단응력을 가한 상태에서 테트라플루오로에틸렌(TFE); 및 비닐리덴플루오라이드, 비닐플루오라이드, 클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알킬비닐에테르, 헥사플루오로프로필렌, 에틸렌, 및 클로로트리플루오로에틸렌과 에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 가스상의 단량체(분산상)를 주입하여 유화중합을 수행함으로써 20~30wt.%의 저농도의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체를 제조하는 단계;a) tetrafluoroethylene (TFE) with shear stress applied to a continuous phase (aqueous phase) in which fluorine-based surfactant, paraffin wax and water-soluble initiator are dissolved in deionized water; And a gaseous monomer (dispersed phase) selected from the group consisting of vinylidene fluoride, vinyl fluoride, chlorotrifluoroethylene, perfluoroalkyl vinyl ether, hexafluoropropylene, ethylene, and chlorotrifluoroethylene and ethylene. Preparing an aqueous dispersion of a modified fluorine compound containing 20 to 30 wt.% Of a low concentration of PTFE by performing emulsion polymerization;

b) 단계 a)에서 제조된 반응생성물을 상온으로 냉각시켜 상부의 고화된 파라핀왁스를 제거하는 단계;b) cooling the reaction product prepared in step a) to room temperature to remove the upper solidified paraffin wax;

c) 고흡수성 고분자를 단계 b)에서 제조된 반응생성물에 담지 혹은 접촉시켜 물을 흡수 및 제거하여 농축시키는 단계;c) concentrating by absorbing and removing water by supporting or contacting the superabsorbent polymer in the reaction product prepared in step b);

d) 물을 담지 혹은 흡수한 고흡수성 고분자를 반응생성물로부터 분리하는 단계; 및d) separating the superabsorbent polymer carrying or absorbing water from the reaction product; And

e) 단계 c)와 단계 d)를 반복 수행함으로써 고농도의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체를 수득하는 단계를 포함하여, 60 내지 80중량%의 고농도의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체를 제조하는 방법을 제공한다. e) repeating steps c) and d) to obtain an aqueous dispersion of the modified fluorine compound containing a high concentration of PTFE, wherein the aqueous dispersion of the modified fluorine compound containing a high concentration of PTFE of 60 to 80% by weight is prepared. It provides a method of manufacturing.

본 발명의 구체예에서, 불소계 고분자로 제조될 수 있는 화합물로는 PTFE를 포함하여, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE), 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE) 등을 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the compound which may be prepared from a fluorine-based polymer includes PTFE, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), tetra Fluoroethylene-perfluoroalkylvinylether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), chlorotrifluoroethylene-ethylene Copolymer (ECTFE) and the like.

또한 본 발명의 연속상인 수상에 첨가되는 불소계 계면활성제로 암모니움 퍼플루오로카르복실레이트(ammonium perfluorocarboxylate), 암모니움 퍼플루오로카프릴레이트(ammonium perfluorocaprylate) 및 암모니움 퍼플루오로옥타노에이트(ammonium perfluorooctanoate) 등이 단독 혹은 2종 이상의 혼합물 형태로 사용 될 수 있다. 이중 암모니움 퍼플루오로카르복실레이트가 적당하다. Ammonium perfluorocarboxylate, ammonium perfluorocaprylate and ammonium perfluorooctanoate as ammonium perfluorocarboxylate added to the aqueous phase which is the continuous phase of the present invention. ) May be used alone or in a mixture of two or more thereof. Double ammonium perfluorocarboxylates are suitable.

상기 불소계 계면활성제의 사용량은 반응속도, 분자량, 모노머의 함량 등을 고려하여 결정될 수 있으며, 제조된 PTFE를 포함한 변성 불소화합물 함량에 대하여 0.02~1.0wt.%가 사용될 수 있다. 바람직하게는 0.1wt.%에서 0.8wt.%가 적당하며, 더욱 바람직하게는 0.2wt.%에서 0.6wt.%가 적당하다. 0.02wt.%미만을 경우, 입자에 충분한 유화안정성을 부여하지 못해 입자간의 응석(coagluation)을 발생시키게 되며, 1.0wt.%를 초과할 경우 입도분포의 제어가 불가능해진다. The amount of the fluorine-based surfactant may be determined in consideration of reaction rate, molecular weight, monomer content, and the like, and may be used in an amount of 0.02 to 1.0 wt.% Based on the content of the modified fluorine compound including the prepared PTFE. Preferably from 0.1 wt% to 0.8 wt% is suitable, more preferably from 0.2 wt% to 0.6 wt%. If it is less than 0.02 wt.%, The particles do not have sufficient emulsification stability and coagulation occurs between the particles. If it exceeds 1.0 wt.%, The particle size distribution becomes impossible to control.

또한, 파라핀왁스의 경우, 유화중합시 입자간의 응석을 방지하는 분산안정제로 상온에서는 고체상으로 존재하다가 중합온도에서 액체상으로 상변(phased change)을 일으키는 포화탄화수소(saturated hydrocarbon)가 사용될 수 있다. 녹는점(mp : melting point)이 40~85℃에 이르는 노르말 포화탄화수소가 적당하며 더욱 적당하게는 50~65℃의 녹는점를 가진 포화탄화수소가 가장 적당하다. 40미만일 경우, 중합속도가 현저히 떨어지게 되며 파라핀 왁스의 효율적인 제거가 이루어지지 못한다. 또한 85℃를 초과하게 될 경우, 분산안정성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다. In addition, in the case of paraffin wax, a saturated stabilizer that prevents coagulation between particles during emulsion polymerization may be used as a saturated hydrocarbon that exists in a solid phase at room temperature and causes a phased change to a liquid phase at a polymerization temperature. Normal saturated hydrocarbons with a melting point (mp: melting point) of 40 to 85 ° C. are most suitable, and saturated hydrocarbons having a melting point of 50 to 65 ° C. are most suitable. If it is less than 40, the polymerization rate is significantly lowered and the paraffin wax is not efficiently removed. In addition, if it exceeds 85 ℃, there is a problem that the dispersion stability is significantly lower.

파라핀왁스의 사용량은 반응생성물의 점도와 분자량 등을 고려하여 결정될 수 있으나 보통 수상용매에 대하여 0.1~12wt.%를 사용할 수 있다. 바람직하게는 2~8wt.%를 사용하는 것이 적당하며, 더욱 바람직하게는 4~6wt.%를 사용하는 것이 가장 적당하다. 0.1wt.%미만일 겨우, 생성되는 PTFE를 포함한 변성 불소화합물 나노입자에 대하여 상대적인 비표면적의 감소로 효율적인 분산안정성을 부여하기 힘들며, 12wt.%를 초과할 경우, 수상의 점도증가로 오히려 중합효율을 떨어뜨리는 문제점이 발생한다. The amount of paraffin wax may be determined in consideration of the viscosity and molecular weight of the reaction product, but usually 0.1-12 wt.% May be used with respect to the aqueous solvent. Preferably it is suitable to use 2 ~ 8wt.%, More preferably 4 ~ 6wt.% Is most suitable. If it is less than 0.1 wt.%, It is difficult to give efficient dispersion stability due to the decrease of relative specific surface area for the modified fluorine compound nanoparticles including PTFE produced. Dropping problem occurs.

또한 본 발명의 유화중합에 사용되는 수용성의 라디칼 개시제(radical initiator)로 암모니움퍼설페이트(ammonium persulfate)나, 포타슘퍼설페이트 등이 사용될 수 있으며, 퍼설페이트계통의 반감기를 줄이기 위한 개시촉진제로 과망간산염(potassium permangnate)과 옥살산(oxalic acid)의 혼합물, 암모니움비설파이트(ammonium bisulfite), 소디움메타설파이트(sodium metabisulfite) 등을 단독 혹은 2종 이상의 혼합 화합물의 형태로 사용할 수 있다. Ammonium persulfate or potassium persulfate may be used as the water-soluble radical initiator used in the emulsion polymerization of the present invention, and permanganate salts may be used as an initiator to reduce the half-life of the persulfate system. A mixture of potassium permangnate and oxalic acid, ammonium bisulfite, and sodium metabisulfite may be used alone or in the form of two or more mixed compounds.

상기의 중합 개시제의 사용량은 생성되는 PTFE를 포함한 변성 불소화합물에 대하여 0.1~1,000ppm이 적당하며, 바람직하게는 0.5~500ppm이 적당하다. 더욱 바람직하게는 100~300ppm이 적당하다. 반감기를 줄여 고분자량의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물을 만들기 위해서는 상기의 개시촉진제를 혼합하여 사용할 수 있다. 개시제의 양이 0.1ppm미만일 경우, 원활한 중합반응이 어려워지며, 1,000ppm을 초과할 경우, 입자간의 응석을 일으킬 수 있다. As for the usage-amount of the said polymerization initiator, 0.1-1,000 ppm is suitable with respect to the modified fluorine compound containing PTFE produced, Preferably 0.5-500 ppm is suitable. More preferably, 100-300 ppm is suitable. In order to produce a modified fluorine compound containing a high molecular weight PTFE by reducing the half-life can be used by mixing the above initiator. If the amount of the initiator is less than 0.1 ppm, it is difficult to facilitate the polymerization, and if it exceeds 1,000 ppm, it may cause coagulation between particles.

본 발명의 유화중합에 의한 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 나노수분산체의 제조 시에, 중합 반응 온도는 40℃ 내지 80℃ 범위이고, 중합 반응 시간은 1 내지 12 시간 범위인 것이 적당하다. 바람직하게는 중합 반응은 60℃에서 2시간 동안 진행한다. 중합 반응 온도는 40℃ 미만이면 중합 반응이 완전하게 진행되지 않을 우려가 있고, 80℃가 넘으면 급격한 중합반응에 의해 계가 불안정해 지는 경향이 있어 바람직하지 않다. In preparing the nanowater dispersion of the modified fluorine compound including PTFE by the emulsion polymerization of the present invention, the polymerization reaction temperature is preferably in the range of 40 ° C to 80 ° C, and the polymerization reaction time is in the range of 1 to 12 hours. Preferably the polymerization reaction proceeds at 60 ° C. for 2 hours. If the polymerization reaction temperature is less than 40 ° C, the polymerization reaction may not proceed completely. If the polymerization reaction temperature is higher than 80 ° C, the system tends to be unstable due to rapid polymerization, which is not preferable.

본 유화중합법에 의해 수득되는 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 나노수분산체는 입자 크기가 100나노미터 내지 500 나노미터 범위인 것이 적당하다. 입자 크기가 100나노미터 미만일 경우, 비표면적의 증가로 각종 첨가제의 양을 늘려야 하는 문제점이 있고 500나노미터를 초과할 경우, 외부 응력에 의한 PTFE를 포함한 변성 불소화합물 입자의 불안정을 초래할 수 있다. The nanowater dispersion of the modified fluorine compound including PTFE obtained by the emulsion polymerization method preferably has a particle size in the range of 100 nanometers to 500 nanometers. If the particle size is less than 100 nanometers, there is a problem in that the amount of various additives must be increased by increasing the specific surface area, and if the particle size is larger than 500 nanometers, the modified fluorine compound particles including PTFE may be unstable due to external stress.

다른 양태로, 본 발명은 유화중합에 의하여 20~30wt.%의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물 나노수분산체를 얻은 다음, 고흡수성 수지를 사용하여 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체에 담지 혹은 접촉시켜 모세관이나 흡수체의 탄성팽창에 의해 물을 흡수 및 제거함으로써 고형분 함량이 60wt.%이상인 고농도의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 나노수분산체를 얻는 농축법을 제공하기 위함이다.In another embodiment, the present invention obtains a modified fluorine compound nanoaqueous dispersion containing 20-30 wt.% PTFE by emulsion polymerization, and then supported or contacted with an aqueous dispersion of a modified fluorine compound including PTFE using a super absorbent polymer. The purpose of this invention is to provide a condensation method of obtaining a nano-water dispersion of a modified fluorine compound containing a high concentration of PTFE having a solid content of 60 wt.% Or more by absorbing and removing water by elastic expansion of a capillary tube or an absorber.

통상적으로, 고흡수성 고분자는 고분자 사슬간의 가교결합(crosslinking)을 통한 3차원 망상구조 또는 단일 사슬구조에서 친수성기의 도입에 따른 유체의 흡수현상을 나타내는 고분자로서 백색의 분말 혹은 비드(bead) 형태로 존재하다가 수분산체에 담지 혹은 접촉을 시키면 순간적으로 물을 흡수하고 팽윤되어 겔화되는 특성을 가지고 있는 물질이다. In general, the superabsorbent polymer is a polymer exhibiting the absorption of fluid due to the introduction of hydrophilic groups in a three-dimensional network or a single chain structure through crosslinking between polymer chains, and exists in the form of white powder or beads. On the other hand, it is a substance that absorbs water and swells and gels instantly when it is supported or contacted with an aqueous dispersion.

한 구체예에 따라, 고흡수성 고분자에 의한 농축 기술을 간단하게 설명하면 1) 가성소다(NaOH)에 의해 중화된 카르복실 그룹(carboxyl group)을 함유하는 고흡수성 고분자는 수용액과 접촉시 물과의 강한 친화력에 기인하여 수화된 후, 2) 같은 전하을 가진 카르복실 그룹들의 상호 반발력에 의해 팽윤겔(swelling gel)이 되며, 3) 결과적으로, 고분자 사슬은 팽창하게 되며 고분자 내의 전하를 가진 친수성 그룹의 증가에 비례하여 고분자 사슬간의 팽창과 더불어 보다 많은 양의 물을 수용할 수 있게 되는 것이다. According to one embodiment, a brief description of the concentration technique by the superabsorbent polymer 1) The superabsorbent polymer containing a carboxyl group neutralized by sodium hydroxide (NaOH) is in contact with water when in contact with an aqueous solution. After hydration due to the strong affinity, 2) the swelling gel is formed by the mutual repulsion of carboxyl groups with the same charge, and 3) the polymer chain expands and, as a result, of the hydrophilic groups with charge in the polymer In proportion to the increase, the expansion of the polymer chains together with the larger amount of water can be accommodated.

본 발명에 적용 가능한 고흡수성 고분자로는 전분(starch)에 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 아크릴산(acrylic acid), 아크릴아미드(acrylamide), 메타크릴레이트(methacrylate)등의 모노머를 공중합시킨 전분계와 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)에 상기의 모노머를 공중합시킨 셀룰로오스계 그리고 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)-메타아크릴산(methacrylic acid) 블록공중합체, 스티렌(stryene)-무수말레인산(maleic anhydride) 공중합체, 폴리아크릴아미드계(polyacryl amide) 및 폴리옥시에틸렌계(polyoxyethylene) 등을 포함하는 합성수지계 등 물을 흡수하여 하이드로겔(hydrogel)을 형성할 수 있는 물질이면 어떤 화합물이든 제한되지 않는다. The superabsorbent polymer applicable to the present invention includes starch and carboxy copolymerized with starch and monomers such as acrylonitrile, acrylic acid, acrylamide, methacrylate, and the like. Cellulose-based and polyvinyl alcohol-methacrylic acid block copolymers copolymerized with the above monomers in methyl cellulose (CMC), styrene (maleic anhydride) copolymer, polyacrylamide Any compound may be used as long as it is a substance capable of absorbing water to form a hydrogel such as a synthetic resin system including polyacryl amide and polyoxyethylene.

본 발명에서는 입자크기가 700~3,000㎛이며, 담지효율(expansion coefficient, g/g, D.I. water)이 자체 중량대비 100~250배에 이르는 "HISOBEAD"를 애경정밀화학사로부터 구입하여 사용하였다. 상기의 화합물은 0~100℃의 범위에서 빠르게 물을 흡수하며 팽윤겔이 된 후에도 외부의 압력 등에 의해 쉽게 물을 방출하지 않는 특성을 가진다. 또한 물을 흡수한 후, 송풍, 가열 등의 간단한 조작에 의해 쉽게 고체상의 고흡수성 고분자를 회수하여 재사용할 수 있다. In the present invention, the particle size is 700 ~ 3,000㎛, "HISOBEAD" of 100 to 250 times the weight (expansion coefficient, g / g, D.I. water) of its own weight was purchased from Aekyung Fine Chemical Co., Ltd. was used. The compound has a property of quickly absorbing water in the range of 0 ~ 100 ℃ and does not easily release water by external pressure or the like even after the swelling gel. After absorbing water, the superabsorbent polymer in solid form can be easily recovered and reused by a simple operation such as blowing or heating.

상기의 고흡수성 고분자의 사용량은 반응생성물의 농축도에 따라 다르게 적용할 수 있으며, 본 발명에서는 파라핀왁스가 제거된 PTFE를 포함한 변성 불소화합물 수분산체에 100중량부에 대하여 0.05~1.0wt.%가 적당하며, 바람직하게는 0.2~0.8wt.%가 적당하다. 더욱 바람직하게는 0.5~0.7wt.%가 가장 적당하다. The amount of the superabsorbent polymer may be differently applied according to the concentration of the reaction product. In the present invention, 0.05 to 1.0 wt.% Is suitable for 100 parts by weight of the modified fluorine compound aqueous dispersion including PTFE from which paraffin wax is removed. Preferably, 0.2 to 0.8 wt.% Is suitable. More preferably, 0.5 to 0.7 wt.% Is most suitable.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 쉽게 이해할 수 있도록 예시하지만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 제한되지는 않는다.
Hereinafter, the present invention will be exemplified in order to make the present invention easier to understand, but the present invention is not limited to these examples.

PTFEPTFE 나노수분산체의Of nano water dispersion 제조예Manufacturing example 1 One

1,000㎖ 고압유리반응기에 탈이온수 500㎖와 불소계 계면활성제인 암모니움 퍼플루오로카르복실레이트(ammonium perfluorocarboxylate) 0.7g, 개시제인 암모니움퍼설페이트(APS) 0.03g, 개시촉진제인 암모니움비설파이트(ammonium bisulfite) 0.0025g, 파라핀왁스(mp : 50.6) 25g을 넣고 균일하게 용해하여 연속상을 제조한 후, 질소를 10분간 퍼지하여 반응기 내에 존재하는 산소를 완전히 제거하였다. 이어 700rpm의 교반속도 하에 반응기의 온도를 60℃로 승온시키고 가스상의 TFE 모노머를 주입하여 2시간동안 유화중합을 행한 후, 반응생성물을 상온으로 냉각하여 상부층의 고화된 파라핀왁스 제거하였다. 본 실시예에 의해 제조된 PTFE 수분산체를 회수하여 적외선 스펙트럼(Midac FT-IR spectrometer)을 살펴본 결과 -CF2-기의 신축진동이 1,000~1,400㎝-1 부근에서 관찰되었으며, 또한 TFE의 탄소 이중결합에 의한 C=C bond에 의한 신축진동이 1,900㎝-1에서 사라진 것으로 보아 라디칼 중합에의한 PTFE가 합성됨을 확인할 수 있었다. 또한 이러한 결과는 PTFE 나노입자를 회수하여 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)에 의한 성분 분석한 결과에서도 알 수 있듯이 77.96%의 F(fluorine)과 22.04%의 C(carbon)으로 이루어진 순수한 PTFE 중합물임이 확인되었다. 또한 상기의 반응생성물을 주사전자현미경 VEGA TESCAN을 이용하여 표면 모폴로지를 확인한 결과 232.7의 구형입자가 합성되었음을 확인할 수 있었으며, PTFE의 고형분 함량은 적외선 수분측정기인 FD-610(일본의 Kett사로부터 구입)을 사용하여 측정한 결과 25wt.%를 나타내었다.(도 1, 2, 3 및 4 참조)
In a 1,000 ml high-pressure glass reactor, 500 ml of deionized water and 0.7 g of ammonium perfluorocarboxylate, a fluorine-based surfactant, 0.03 g of ammonium persulfate (APS), an initiator, and ammonium bisulfite (initiator) Bisulfite) was added 0.0025g, 25g paraffin wax (mp: 50.6) and dissolved uniformly to prepare a continuous phase, purge the nitrogen for 10 minutes to completely remove the oxygen present in the reactor. Subsequently, the temperature of the reactor was raised to 60 ° C. under a stirring speed of 700 rpm, and the gaseous TFE monomer was injected to perform emulsion polymerization for 2 hours, and then the reaction product was cooled to room temperature to remove solidified paraffin wax of the upper layer. The infrared spectrum (Midac FT-IR spectrometer) was recovered by recovering the PTFE aqueous dispersion prepared in this example, and the stretching vibration of the -CF2- group was observed around 1,000 to 1,400 cm -1 , and the carbon double bond of TFE was also observed. The stretching vibration by C = C bond by disappeared at 1,900 cm -1 , indicating that PTFE was synthesized by radical polymerization. In addition, these results are pure PTFE polymer composed of 77.96% F (fluorine) and 22.04% C (carbon), as can be seen from the results of component analysis by EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) after recovering PTFE nanoparticles. Confirmed. In addition, when the surface of the reaction product using the scanning electron microscope VEGA TESCAN confirmed the surface morphology, it was confirmed that the spherical particles of 232.7 was synthesized, the solid content of PTFE FD-610 (purchased from Kett, Japan) of infrared moisture meter As a result of using, it showed 25wt.%. (See FIGS. 1, 2, 3 and 4)

본 발명에 따른 PTFE 나노수분산체의 농축Concentration of PTFE Nanoaqueous Dispersion According to the Present Invention

실시예Example 1 One

제조예 1에 의해 수득된 232.7㎚의 평균입자크기를 갖는 25wt.%의 PTFE 나노수분산체 100kg에 대하여 고흡수성 고분자인 "HISOBEAD" 0.8kg을 첨가한 후, 실온에서 2시간 동안 방치하였다. 이어 80mesh의 분극체를 이용하여 물을 흡수한 팽윤겔을 분리하고 적외선 램프가 구비된 FD-610를 이용하여 고형분의 함량을 측정한 결과 62.5wt.%의 값을 나타내었다.  0.8 kg of a superabsorbent polymer "HISOBEAD" was added to 100 kg of 25 wt.% PTFE nanoaqueous dispersion having an average particle size of 232.7 nm obtained by Preparation Example 1, and then left at room temperature for 2 hours. Subsequently, the swelling gel absorbing water was separated using a 80-mesh polarizer, and the solid content was measured using the FD-610 equipped with an infrared lamp. The result was 62.5 wt.%.

실시예 2Example 2

고흡수성 고분자인 "HISOBEAD" 1.0kg을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 농축공정을 실시하였다. 그 결과 고형분 함량이 76.4wt.%였다. The same procedure as in Example 1 was conducted except that 1.0 kg of the superabsorbent polymer "HISOBEAD" was used. As a result, the solid content was 76.4 wt.%.

실시예 3Example 3

실시예 1과 동일한 방법에 의해 농축공정을 실시하되 PTFE 수분산체에 대하여 5시간 동안 담지를 실시하였다. 이때 고형분 함량은 74.6wt.%였다. Concentration was carried out in the same manner as in Example 1, but was carried out for 5 hours with respect to the PTFE aqueous dispersion. At this time, the solid content was 74.6wt.%.

실시예Example 4 4

실시예 1에 있어서 물을 흡수하여 팽윤겔이 된 고흡수성 고분자를 110℃에서 12시간 건조한 후, 고체상의 고흡수성 고분자를 회수하여 제조예 1에 의해 수득된 PTFE 수분산체에 적용한 결과, 고형분 함량이 61.4wt.%를 나타내었다.
In Example 1, after absorbing water to dry the superabsorbent polymer swelling gel at 110 ℃ for 12 hours, the solid superabsorbent polymer was recovered and applied to the PTFE water dispersion obtained in Preparation Example 1, the solid content was 61.4 wt.%.

Claims (9)

a) 탈이온수에 불소계 계면활성제, 파라핀왁스 및 수용성 개시제가 용해되어 있는 연속상(수상)에 전단응력을 가한 상태에서 테트라플루오로에틸렌(TFE); 및 비닐리덴플루오라이드, 비닐플루오라이드, 클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알킬비닐에테르, 헥사플루오로프로필렌, 에틸렌, 및 클로로트리플루오로에틸렌과 에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 가스상의 단량체(분산상)를 주입하여 유화중합을 수행함으로써 20~30wt.%의 저농도의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체를 제조하는 단계;
b) 단계 a)에서 제조된 반응생성물을 상온으로 냉각시켜 상부의 고화된 파라핀왁스를 제거하는 단계;
c) 고흡수성 고분자를 단계 b)에서 제조된 반응생성물에 담지 혹은 접촉시켜 물을 흡수 및 제거하여 농축시키는 단계;
d) 물을 담지 혹은 흡수한 고흡수성 고분자를 반응생성물로부터 분리하는 단계; 및
e) 단계 c)와 단계 d)를 반복 수행함으로써 고농도의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체를 수득하는 단계를 포함하여, 60 내지 80중량%의 고농도의 PTFE를 포함한 변성 불소화합물의 수분산체를 제조하는 방법으로서,
상기 고흡수성 고분자가 전분(starch)에 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 아크릴산(acrylic acid), 아크릴아미드(acrylamide) 또는 메타크릴레이트(methacrylate)의 모노머를 공중합시킨 전분계 고분자, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)에 상기의 모노머를 공중합시킨 셀룰로오스계 고분자, 또는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)-메타아크릴산(methacrylic acid) 블록공중합체, 스티렌(stryene)-무수말레인산(maleic anhydride) 공중합체, 폴리아크릴아미드계(polyacryl amide) 또는 폴리옥시에틸렌계(polyoxyethylene)를 포함하는 합성수지계 고분자인 방법.
a) tetrafluoroethylene (TFE) with shear stress applied to a continuous phase (aqueous phase) in which fluorine-based surfactant, paraffin wax and water-soluble initiator are dissolved in deionized water; And a gaseous monomer (dispersed phase) selected from the group consisting of vinylidene fluoride, vinyl fluoride, chlorotrifluoroethylene, perfluoroalkyl vinyl ether, hexafluoropropylene, ethylene, and chlorotrifluoroethylene and ethylene. Preparing an aqueous dispersion of a modified fluorine compound containing 20 to 30 wt.% Of a low concentration of PTFE by performing emulsion polymerization;
b) cooling the reaction product prepared in step a) to room temperature to remove the upper solidified paraffin wax;
c) concentrating by absorbing and removing water by supporting or contacting the superabsorbent polymer in the reaction product prepared in step b);
d) separating the superabsorbent polymer carrying or absorbing water from the reaction product; And
e) repeating steps c) and d) to obtain an aqueous dispersion of the modified fluorine compound containing a high concentration of PTFE, wherein the aqueous dispersion of the modified fluorine compound containing a high concentration of PTFE of 60 to 80% by weight is prepared. As a manufacturing method,
The superabsorbent polymer is a starch-based polymer in which starch is copolymerized with monomers of acrylonitrile, acrylic acid, acrylamide, or methacrylate, carboxymethylcellulose (CMC). A cellulose polymer copolymerized with the above monomers, or a polyvinyl alcohol-methacrylic acid block copolymer, a styrene-maleic anhydride copolymer, or a polyacrylamide series amide) or a synthetic resin polymer including polyoxyethylene.
제1항에 있어서, 유화중합이 40℃ 내지 85℃에서 수행되는 방법.
The process according to claim 1, wherein the emulsion polymerization is carried out at 40 ° C to 85 ° C.
제1항에 있어서, 불소계 계면활성제가 암모니움 퍼플루오로카르복실레이트(ammonium perfluorocarboxylate), 암모니움 퍼플루오로카프릴레이트(ammonium perfluorocaprylate), 암모니움 퍼플루오로옥타노에이트(ammonium perfluorooctanoate) 및 2종 이상의 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
The method of claim 1, wherein the fluorine-based surfactant is ammonium perfluorocarboxylate, ammonium perfluorocaprylate, ammonium perfluorooctanoate and two kinds The method selected from the group consisting of the above mixtures thereof.
제3항에 있어서, 불소계 계면활성제가 암모니움 퍼플루오로카르복실레이트인 방법.
4. The method of claim 3 wherein the fluorine-based surfactant is ammonium perfluorocarboxylate.
제1항에 있어서, 수용성 개시제가 암모니움퍼설페이트(ammonium persulfate) 또는 포타슘퍼설페이트인 방법.
The method of claim 1 wherein the water soluble initiator is ammonium persulfate or potassium persulfate.
제1항에 있어서, 단계 a)에서 수용성 개시제의 반감기를 줄이기 위해서 과망간산염(potassium permangnate)과 옥살산(oxalic acid)의 혼합물, 암모니움비설파이트(ammonium bisulfite), 소디움메타설파이트(sodium metabisulfite) 및 2종 이상의 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 개시촉진제가 추가로 첨가되는 방법.
The process of claim 1, wherein in step a) a mixture of potassium permangnate and oxalic acid, ammonium bisulfite, sodium metabisulfite and Wherein an initiator is selected from the group consisting of two or more mixtures thereof.
삭제delete 제1항에 있어서, 고흡수성 고분자가 폴리(아크릴레이트-아크릴아미드) 가교공중합체인 방법.The method of claim 1 wherein the superabsorbent polymer is a poly (acrylate-acrylamide) crosslinked copolymer. 제1항에 있어서, 변성 불소화합물이 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE), 또는 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE)인 방법.
The modified fluorine compound according to claim 1, wherein the modified fluorine compound is polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), or chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE).
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