MXPA97004635A - Metodo para la produccion de polvos de moldeo depolimeros y tetrafluoroetileno de fluido libre - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para preparar un aglomerado del polímero de tetrafluoroetileno, caracterizado porque el proceso comprende:A) humedecer un polímero de tetrafluoroetileno con una solución acuosa que contiene un agente humectante seleccionado del grupo que consiste de (a)éteres de etilenglicol, que tienen la siguiente fórmula general CnH2O(C2H4O)xH, b)éteres de propilenglicol que tienen la siguiente fórmula general:CnH2O(C3H6O)xH, c) dioles o trioles que tienen la siguiente fórmula general R-(OH)x, B) una agitación mecánica a la composición humedecida para formarlo en aglomerados y C) secando el aglomerado.

Description

MÉTODO PARA LA PRODUCCIÓN DE POLVOS DE MOLDEO DE POLÍMEROS DE TETRAFLUOROETILENO DE FLUIDO LIBRE ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a un procese ne orado para la preparación de productos que ; en propiedades mejoradas de flujo, er. particular a un proceso para la preparación de polvos de moldeo de polímeros de tecrafl oroetileno aglomerados - TF? .

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA ANTERIOR Los polímeros granulares de alto peso molecular son fabricados generalmente mediante la polimerización. de tetrafluoroetileno ya sea solo o en la presencia de un comonómero en un medie acuoso. Con el fin de mejorar las propiedades físicas de los artículos hechos de tales polímeros granulares el polír.ero es desintegrado después de su polimerización. l»a= mejores propiedades físicas son obtenidas cuando el pc i-erc ha sido desintegrado a un tamaño muy pequeño, por ejemplo, un polímero de acuerdo con la especificación ASTM D4894 Tipo 2.

Sin embargo, tal polvo de polímero finamente desintegrado tiene muy deficientes propiedades de flujo de polvo y una densidad de masa baja. Estas dos desventajas vuelven al polímero inadecuado para utilizarse en máquinas de moldeo automático y por eso es deseable mejorar la densidad de masa y las propiedades de flujo de polvo. El flujo de polvo y la densidad de masa de los polvos finamente desintegrados pueden ser mejorados sometiendo los polvos del polímero finamente dividido a un proceso de aglomeración. El objetive de tal proceso es provocar a las partículas finamente divididas a adherirse parar formar aglomerados, los cuales exhiben redores propiedades de flujo de polvos y los cuales también tienen una proporción de compactación baja, pero la cual puede ser descoítpu=so sobre moldeo del polvo de polímero para que las propiedades mecánicas mejoradas obtenidas mediante el uso del material desintegrado finamente sean retenidas. Varios métodos han sido propuestos para efectuar tal aglomeración. Un método de aglomeración está descrito en la Patente de los Estados Unidos 3,597,405 en la cual el polvo de polímero es humedecido con una pequeña cantidad de un líquido que tiene una tensión superficial baja y el polvo humedecido está formado a aglomerados mediante, por ejemplo, una operación de agitación en tanque. Después de la formación del aglomerado, el líquido es removido por calentamiento. Sin embargo, los líquidos utilizados en estos procesos son generalmente material orgánicos volátiles y la operación de calentamiento llega a dar problemas de flamabilidad o toxicidad. Además, puede ser deseable utilizar líquidos baratos más que estos líquidos orgánicos. La Patente de los Estados Unidos 3,682,859 describe un proceso en el cual el polímero de tetrafluoroetileno es humedecido con un líquido orgánico. La Patente de los Estados Unidos 3,882,217 describe un proceso de aglomeración er. ei cual el producto del pclítrero de tetrafluoroetileno es humedecido ccn una pequeña cantidad de una solución de un tensioactivc no iónico volátil, en agua anterior a la aglomeración. Sin embargo, el tensioactivo se descompone a la temperatura usada para secar los agio-erados y los productos de descomposición afectar. adversamente las propiedades mecánicas y el color de los productos preparados a partir de los aglomerados. La Patente de los Estados Unidos 3,983,200 describe un proceso similar en el cual el polímero de tetra luoroetileno es humedecido primero con una solución acuosa que contiene un coloide protector.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a un proceso de aglomeración en el cual el polímero de tetrafluoroetileno es humedecido con una solución acuosa que contiene ya sea (a) un éter de etilenglicol, (b) un éter de pro iler.glicol o (c) un diol o triol, seguido por una agitación mecánica para formar el polímero a aglomerados y subsecuentemente secando el aglomerado resultante.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS De acuerdo con la presente invención, un proceso mejorado para preparar aglomerados de u polímero de tetrafluoroet ienc comprende (a) humedecer ei polímero de tetrafluoroetileno en una solución acuosa de un agente humectante ib) agitando mecánicamente la composición humedecida para formar éste a aglomerados y (c) secando los aglomerados. Cada una de estas etapas se describe en detalle más adelante. El polímero de tetrafluoroetileno , el cual puede ser empleado en la presente invención, es cualquier polímero preparado mediante reacción de tetraflucroetileno, ya sea solo o en la presencia de un comonómero, para preparar un polímero de alto peso molecular. Estos polímeros son bien conocidos en la técnica e incluyen polímeros granulares de politetrafluoroetileno-, los cuales están comercialmente disponibles de ICI Americas Inc. como FLUON o de E. I. DuPont DeNemours & Company, Inc. como TEFLON. Los copolímeros, tales como aquellos mencionados como FEP, un copolímero de propileno perfluorado (HFF) y el tetrafluoroetileno pueden también ser empleados. Varios copelí eros son descritos en detalle en las Patentes de los Estados Unidos 2,955,099, 2,946,763 y 3, 085,083. Si se desea, cualquiera de muchos materiales de relleno pueden ser combinados con el polímero de tetrafiuoroetileno para producir co-pesiciones de material de relleno. Tales materiales de relleno incluyen fibras o perlas de vidrio, o bronce, grafito, disuifuro de molibdeno, harina de coque, polvo de níquel, cerá~ ca=, óxido de cadmio, diversos óxidos metálicos tales come óxido de aluminio y sílice, silicatos tales como silicato de aluminio y silicato de aluminio-litio, polvos metálicos tales como aluminio, hierro, molibdeno o polvos de cobre, titanato de potasio, cuarzo, circonio, mica, o asbestos, o mezclas de los anteriores. Una persona con habilidad en la técnica elegirá el material de relleno y su car.c dad para dirigir las propiedades físicas deseadas en el producto terminal. De acuerdo con la presente invención, el polímero de tetrafluoroetileno y el material de relleno, si cualquiera, es mezclado para formar un polvo seco. Con el fin de emplear un medio acuoso para humedecer el polvo de tetrafluoroetileno resultante, un agente humectante apropiado debe ser utilizado. El agente humectante debe satisfacer un número de criterios. Primero, éste debe ser soluble en agua a bajas concentraciones, generalmente en el orden de menos de 15 por ciento en peso basado sobre el peso total del agua y el agente humectante y de preferencia menos de 10% en peso basado sobre el peso total del agua y el agente humectante. De mayor preferencia los resultados se alcanzan ccn una cantidad de agente humectante igual al de 1% a 5% basado en el peso total de agua y agente humectante. Además, el punto de ebullición del agente humectante debe ser lo suficientemente alto para que éste no volatilice altamente a la temperatura ambiente y aun éste debe ser capaz de ser removido del aglomerado resultante a temperaturas por abajo de aproximadamente 260°C (500°F) , sin la formación de productos de descomposición que afecten adversamente las propiedades o color del producto terminado. De acuerdo con la presente invención se ha encontrado que solamente ciertos materiales satisfacen estos criterios y pueden ser usados para llevar a cabo la presente invención. De esta forma, la presente invención utiliza una solución acuosa que contiene un agente humectante, seleccionado del grupo que consiste de (a) éteres de etilenglicol, que tienen la siguiente fórmula general CnH20{C2H40)?H en donde n es un número entero igual a 3-8, a es un número entero igual a 2n+l, 2n-l ó 2n-3, y x es un número entero igual a 1-3 con la condición de que cuando n es igual a 3, a es ya sea 2n+l ó 2n-l, y cuando n es igual a 7 u 8, x es 2 ó 3. (b) éteres de propilenglicol que tienen la siguiente fórmula general CnH20(C3H60)?H en donde n es un número entero igual a 3 ó 4, a es un número entero igual a 2n+l, 2n-l ó 2n-3, y x es un número entero igual a 1 ó 2 con la condición de que cuando n es igual a 3, a es ya sea 2n+l ó 2n-l, y (c) dioles o trioles que tienen la siguiente fórmula general R- (OH) en donde R es una cadena lineal o ramificada, saturada o insaturada de radicales de hidrocarburo que contienen de 6 a 12 átomos de carbono, y X es un número entero igual a 2 ó 3. Los éteres de etilenglicol preferidos, los cuales pueden ser utilizados son monobutiléter de etilenglicol, monobutiléter de dietilengliccl y ronohexiléter de dietilenglicol . Los éteres de propilenglicol preferidos son monopropiléter de propilengi ocl, onobutiléter de propilenglicol y monobutiléter de dipropilenglicol . Los dioles o trioles preferidos son (a) dioles de 1,2 alcano, tales como 1,2 hexandiol; 1,2 e candiel y 1,2 octandiol. (b) los trioles 1,2,3 alcano tales como 1,2,3 decantriol y (c) alquinildioles tales como 3,6 dimetil-4-octin-3, 6 diol. De éstos, los resultados preferidos son alcanzados con los éteres de propilenglicol. De los éteres los resultados especialmente preferidos son alcanzados con monobutiléter de dipropilenglicol . En la presente invención, ei agente humectante es primeramente disuelto en agua. La cantidad de solución acuosa empleada no es poco crítica a la presente invención y puede ser variada dependiendo sobre la integridad deseada de la densidad/granulo en el producto final. También, la cantidad de solución acuosa depende de la cantidad de material de relleno en la composición. En general, las composiciones que contienen más material de relleno requieren menos solución acuosa para alcanzar la misma densidad. El polímero de tetrafluoroetileno es humedecido con una solución acuosa. Esto puede ser alcanzado por varios medios convencionales en esta técnica. Los métodos disponibles incluyen agitar el polvo y el líquido juntos y rociando el líquido sobre la mezcla seca. Después, el polímero de tetrafluoroetileno es humedecido, el polvo húmedo es aglomerado utilizando un equipo conocido. Los aparatos de aglomeración adecuados y métodos incluyen mezcladores de cono doble, pailas inclinadas o discos o tubos rotatorios. El equipo típico el cual puede ser utilizado es descrito en las Patentes de los Estados Unidos 3,597,405 y 5,182,119. Después de la aglomeración, el material aglomerado resultante es secado, utilizando otra vez equipo convencional para producir los productos de fluido libre de la presente invención. Las temperaturas hasta de 293.33-326.66°C (560- 620°F) por tiempos de 4 a 12 horas son convencionaimente empleados . Con el fin de describir la presente invención para que ésta pueda ser claramente entendida, los siguientes ejemplos están indicados. Estos ejemplos son indicaciones primarias para el propósito de la ilustración y cualquier enumeración específica de detalles contenida en los mismos no debe ser interpretada como una limitación del alcance de esta invención. En los ejemplos, se utilizan los siguientes materiales y procedimientos de prueba. El deslizamiento del flujo es medido mediante un probador de deslizamiento del flujo, conocido en esta técnica. El producto aglomerado es colocado en un aparato de tolva triangular. Cuando el aparato de tolva es accionado, un lado de la tolva se mueve gradualmente (como en la manera de una compuerta de deslizamiento) de esta forma definiendo un deslizamiento en el fondo de la tolva. Esta entrada se incrementa en tamaño hasta que aproximadamente 50 gramos de granulos han caído a través y hacia una paila. El mismo peso de los granulos, los cuales exhiben mejor fluidez caerán a través de una entrada de deslizamiento pequeño. El ancho de deslizamiento es usado como un indicador de cómo el material en granulos rellenará las cavidades de moldeo en fabricadores del artículo plástico. La densidad de masa es medida mediante ASTM D4745. La resistencia a la tracción es medida por ASTM D4745.

La alargamiento a la tracción es medida mediante ASTM D4745. El PTFE se refiere al polímero de tetrafluoroetileno disponible de ICI Americas Inc. como FLUON G580. La fibra de vidrio se refiere al vidrio tipo E del diámetro nominal de 14 micrones por 60 micrones de largo. El pigmento se refiere al pigmento de óxido de cromio verde. El coque se refiere a harina de coque que tiene un promedio de tamaño de partícula menor a 100 micrones. El laminador Homoloid se refiere a Fitz mili Homoloid Model, disponible de la Fitzpatrick Company. Dravo se refiere a un granulador de paila rotatoria horizontal ente, modelo 016-2 disponible de Ferrc-Tech, Inc.

EJEMPLO 1 En un contenedor disponible se han agregado 532.8 g de PTFE, 180.0 g de fibra de vidrio y 7.2 g de pigmento. La mezcla seca resultante es procesada cuatro veces a través del laminador Homoloid fijado con 0.1016 cm (0.040 pulgadas) de tamiz.

En un contenedor separado, se combinan 267.4 g de agua desmineralizada y 12.6 g de monobutiléter de dipropilenglicol . La mezcla líquida éter/agua es agregada al contenedor de la mezcla seca y el compuesto humedecido es agitado con una espátula por aproximadamente dos minutos para uniformar el humedecimiento en la mezcla seca. La mezcla humedecida resultante es procesada una vez a través del laminador Homoloid fijado con 0.1016 (0.040 pulgadas) de tamiz. El producto laminado húmedo es colocado en un granulador de paila Dravo operando en un ángulo de 30° y a una velocidad de 25 RPM durante tres minutos. Al término de este tiempo los granulos son vaciados a una charola de 22.86 cm x 38.3 cm (9 x 15 pulgadas) y horneada en un horno a 298.88°C (570°F) durante cuatro horas. El producto resultante tiene las siguientes propiedades Deslizamiento de flujo 3.5 mm Densidad de masa 803.8 g/1 Resistencia a la tracción 151.23 kg/cm (2151 psi) Elongación a la tracción 212% EJEMPLO 2-3 Utilizando los mismos procedimientos como en el Ejemplo 1, otros agentes humectantes son evaluados y los siguientes resultados son obtenidos.

Ejemplo Agente Humectante 2 monobutiléter de etilenglicol 3 monobutiléter de dietilenglicol En el Ejemplo 2 los ingredientes secos usados son 560 g de PTFE, 70 g de fibra de vidrio y 70 g de coque. La solución acuosa contiene 270 g de agua desmineralizada y 30 g de monobutiléter de etilenglicol. En el Ejemplo 3 los ingredientes secos usados son 573.5 g de PTFE y 201.5 g de fibra de vidrio. La solución acuosa contiene 220.5 g de agua desmineralizada y 4.5 g de monohexiléter de dietilenglicol.

RESULTADOS Deslizamiento Densidad Resistencia Alargamiento Ej. de Fluidez de Masa a la Tracción a la Tracción (Anchura) (g/1) (Kg/cm2) (%) 2 4.7 744.5 No medido No medido 3 4.3 848.0 157.07 195

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para preparar un aglomerado del polímero de tetrafluoroetileno, caracterizado porque el proceso comprende : (A) humedecer un polímero de tetrafluoroetileno con una solución acuosa que contiene un agente humectante seleccionado del grupo que consiste de (a) éteres de etilenglicol, que tienen la siguiente fórmula general CnH20(C2H40)?H en donde n es un número entero igual a 3-8, a es un número entero igual a 2n+l, 2n-l ó 2n-3, y x es un número entero igual a 1-3 con la condición de que cuando n es igual a 3, a es ya sea 2n+l ó 2n-l, y cuando n es igual a 7 u 8, x es 2 ó 3. (b) éteres de propilenglicol que tienen la siguiente fórmula general CnH20(C3H60)?H en donde n es un número entero igual a 3 ó 4, a es un número entero igual a 2n+l, 2n-l ó 2n-3, y x es un número entero igual a 1 ó 2 con la condición de que cuando n es igual a 3, a es ya sea 2n+l ó 2n-l, y (c) dioles o trioles que tienen la siguiente fórmula general R-(OH)? en donde R es una cadena lineal o ramificada, saturada o insaturada de radicales de hidrocarburo que contienen de 6 a 12 átomos de carbono, y X es un número entero igual a 2 ó 3. (B) una agitación mecánica a la composición humedecida para formarlo en aglomerados y (C) secando el aglomerado.

2. Un proceso, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero de tetrafluoroetileno es politetrafluoroetileno.

3. Un proceso, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la solución acuosa contiene un éter de propilenglicol.

4. Un proceso, de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el éter es monobutiléter de propilenglicol .

5. Un proceso, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la solución acuosa contiene un diol.

6. Un proceso, de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el alcandiol es 1,2 octandiol.

7. Un proceso, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad del agente humectante en la solución acuosa es igual a menos de 15% en peso basado sobre el peso total de la solución.

8. Un proceso, de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la cantidad es igual a menos de 10%.

9. Un proceso, de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la cantidad es igual a de 1% a 5%.

10. Un proceso, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los aglomerados son •secados por arriba de 293.33 a 326.66°C (560 a 620°F) por un periodo de 4 a 12 horas.

11. Un proceso, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la solución acuosa contiene un éter de etilenglicol.

12. Un proceso, de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el éter es onohexiléter de dietilenglicol.