[发明专利]氟聚合物模制方法和氟聚合物模制品

说明书

1.发明领域

本发明涉及氟聚合物模制品的模制方法，该制品具有优异的化学和气体渗透抗性和低的线膨胀系数，以及由所述方法得到的含氟模制品。

2.发明背景

具有耐热和耐化学特点的氟聚合物可用于管或罐的内衬，传输化学品的管道(例如半导体制造加工或化工厂中)，接头(例如法兰和联结器)以及化学药品储存容器中。

在氟聚合物中，聚四氟乙烯(PTFE)具有最优特性，如耐热、耐化学性和在380℃具有至少10⁸Pa·s的不同寻常的高熔融粘度。因为这种高粘度，PTFE不具有熔融流动能力。因此，熔融制造方法，如挤出、注塑、吹塑和传递模塑，不能用于制造PTEF。

由于PTFE不能熔融加工，其可用非熔融制造方法制造，如糊料挤出和压模。糊料挤出是这样的方法，其中应用剪切力将细的PTFE粉末纤维化，与已知的润滑剂形成混合物(糊料)。这种糊料在低温(不超过75℃)下被挤出。压模是这样的方法，其中PTFE粉末被维持在高于其玻璃转化点(Tg)的温度，装入模具，然后被活塞(ram)压缩，并加热(烧结)以实现模制。

但是，在糊料挤出方法中，润滑剂在糊料挤出后必须被除去。而且，模制品中残留的润滑剂可进行碳化，这会导致很多问题，如模制品变色，耐化学性和电子特性降低。另外，为了阻止由于润滑剂挥发太快在模制品中形成破裂，需要通过逐渐升温以除去润滑剂，这耗时并增加了生产周期长度。

此外，压模仅适用于制造简单形状。当要求复杂形状时，压模PTFE块必须经机械加工才能得到这一结果。

四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(PFA)具有优异的耐热和与PTFE等同的耐化学性的优点，可用于熔融模制，如挤出，注塑、吹塑、传递模塑和熔融压模。因为其加工更经济，从PFA制造的制品比从PTFE制造的同样制品具有更低的成本，更加适合于大规模生产。

然而，由于其化学和气体渗透抗性方面不如PTFE，因此建议混合PTFE和PFA以增加模制品的结晶度，从而提高产品的化学和气体渗透抗性。但是，既然通常作为模塑粉末使用的PTFE有高分子量，那么就存在一个问题，即PTFE加入量增加伴随着粘度的明显增加，使熔融模制更加困难。同时，有可能使用更高粘度的组合物来进行非熔融模制，如压模或糊料挤出模制，就像PFTE一样。如前面提到该方法一样，由于模制品形状的限制，这种方法并不实用。

在日本公开的未审查申请(Japanese Published UnexaminedApplications)2002-167488和2003-327770中，建议通过使用低分子量PTFE，也就是已知的微粉，能够避免粘度增加，使熔融模制变得可能，由此可获得增加的化学和气体渗透抗性。但是，低分子量PTFE的加入对机械强度有不利影响，因此可加入的低分子量PTFE的用量受限。

此外，当氟聚合物模制品被加热到高于熔点温度时，与其它材料，如用在管道系统中的金属，相比线膨胀系数变大。这样，当氟聚合物衬里管子中的内衬暴露于升高的温度时就会弯曲，这会引起接头密封处的泄漏。由于模制品中较高的结晶度导致较低的线膨胀系数(此处有更少部分的非结晶区域，这具有更高的膨胀系数)，因此优选模制品的结晶度高。通过在加热后缓慢冷却可提高模制品的结晶度，但是益处很小，不可能通过这种方法获得在化学和气体渗透抗性和降低的线膨胀系数方面有改进的材料。

上述日本公开的未审查专利申请作为参考引入本文。

发明概述

本发明提供一种可熔融加工的氟聚合物组合物和由此得到的模制品，其具有优异的化学和气体渗透抗性以及低的线膨胀系数。

本发明进一步提供了一种方法，其中通过熔融制造可能得到具有优异的化学和气体渗透抗性以及低线膨胀系数的氟聚合物产品。

本发明提供一种通过所述模制方法得到的氟聚合物模制品，其具有优异的化学和气体渗透抗性以及低的线膨胀系数。

本发明提供一种模制方法，其中通过组合至少两种均具有不同熔点的氟聚合物得到混合物，在处于或高于具有最低熔点的氟聚合物的熔点和低于具有最高熔点的氟聚合物的熔点的温度进行模制。

用于本发明的氟聚合物包含至少两种具有不同熔点的氟聚合物，可选自聚四氟乙烯、四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物、乙烯/氯三氟乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯、聚(偏二氟乙烯)、偏二氯乙烯/六氟丙烯共聚物、和四氟乙烯/偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物。

一种氟聚合物模制方法是本发明的优选模式(mode)。