[发明专利]含氟聚合物共混方法

说明书

发明背景 

1.发明领域

本发明涉及聚四氟乙烯与可熔融制造的全氟聚合物的共混。

2.相关技术说明

US2004/0242783 A1公开了一种通常被称为FEP的四氟乙烯/六氟丙烯共聚物与聚四氟乙烯(PTFE)的共混物，在电线的熔融拉伸挤出涂覆过程中，PTFE对降低锥形断裂给予了改善的挤出性能。FEP组分被单独地选择用于提供模制物品的良好的抗裂性，并且PTFE具有足够高的分子量以使得模制物品具有较好的抗裂性。共混物中PTFE的含量被公开为每100重量份的共聚物中含0.03-2重量份。当PTFE的量超过2重量份时，会带来两种不利的结果：共混物的熔融粘度显著增加以及模制物品容易发脆[0027]。FEP与PTFE通过熔融捏合共混在一起。在捏合之前，共聚物和PTFE可以预混以改善PTFE的分散程度[0042]。在实施例1中，PTFE的粉末和共聚物相互混合，然后在双螺旋挤出机中捏合以制备模制粒，然后后者被通过一台单螺旋挤出机熔融挤出作为电线的涂层。PTFE粉末的平均粒径为450微米。共聚物的粒径在实施例1中没有公开，但是公开了是通过水性乳液聚合来制备共聚物。共聚物通过凝聚从乳液聚合中回收，可以提供具有与PTFE粉末相近似的平均粒径的干燥粉末颗粒。

发明概述

已经发现更大比例的PTFE不仅能够与FEP共混而且与可熔融制造(melt-fabricable)的全氟聚合物共混而不会因共混导致失去其熔融制造性能并且不会导致由制得的共混物模制而成的物品变脆。对用于共混物的更大比例的PTFE的唯一限制是PTFE在熔融共混物中是分散相，而可熔融制造的全氟聚合物是连续相。

本发明描述了熔融制造全氟聚合物的方法，包括形成不可熔融流动(non-melt flowable)的聚四氟乙烯(PTFE)与可熔融制造(meltfabricable)的全氟聚合物两者的亚微米尺寸颗粒的混合物，熔融共混所 述的混合物以形成所述不可熔融流动的PTFE在所述可熔融制造的全氟聚合物连续相中的分散体，将得到的熔融共混物模制成物品。优选地，不可熔融流动的PTFE组分含量，占不可熔融流动的PTFE和可熔融制造的全氟聚合物的总重量，至少约0.1wt％，优选至少约0.5wt％，以获取来自PTFE组分的显著优点。当不可熔融流动的PTFE组分含量高达前述总重量的约75％时，会具有良好的物理特性。在此公开的用于本发明的该组分组成及其他组分组成均可用于聚合物颗粒的混合物以及熔融的共混物，其中可熔融制造的全氟聚合物是连续相从而不再是颗粒的形式。可以认为构成混合物的组分组成与熔融共混物的组分组成以及由此制得的模制物品的组分组成相同。

在一个优选的实施方式中，亚微米尺寸颗粒的混合物通过以下步骤形成：将含有PTFE的亚微米尺寸颗粒的水性分散体与含有可熔融制造的全氟聚合物的亚微米尺寸颗粒的水性分散体混合在一起，从得到的所述水性分散体的混合物中将得到的所述亚微米颗粒的混合物分离出来，即从结合后的分散体的水性介质中分离出来。该分离步骤通常通过共凝聚混合后的水性分散体并干燥得到的亚微米尺寸颗粒混合物进行。亚微米尺寸颗粒混合物在分离步骤后被保留下来。如果混合后的分散体的共凝聚被用作分离步骤，则得到的凝聚物含有两种聚合物的颗粒，即两种聚合物的颗粒聚结在一起。通过干燥，凝聚物成为粉末，其通常被称为次级颗粒，并且通过熔融混合，将不可熔融流动的PTFE的初级颗粒分散到由可熔融制造的全氟聚合物在该熔融混合过程中形成的连续相中。US2004/0242783 A1的实施例1中的PTFE具有的450微米的平均粒径是典型的次级颗粒尺寸。在熔融混合过程中，PTFE颗粒保持其颗粒属性，而全氟聚合物颗粒熔融并且流动到一起并丧失其颗粒属性以形成熔融共混物的连续相。熔融混合组合物的熔融制造性能确认了可熔融制造的全氟聚合物作为连续相。由该组合物模制的物品是透明或半透明的，而非由PTFE模制的物品那样不透明。

本发明的熔融制造方法优选将两种聚合物的初级分散聚合的颗粒混合作为开始。作为对照，US2004/0242783 A1，将每一种聚合物的次级颗粒混合在一起。在本发明中不需要象‘783中需要在一台双螺旋挤出机中进行捏合。熔融共混可以在一台单螺旋挤出机中进行，该挤出机被用于挤出或是在注射模制中用于聚合物熔融。这些步骤之间不同之处的 意义在于能够将更大量的PTFE与全氟聚合物结合成熔融共混物以得到具有出乎意料的优点的结果。即使在相对于不可熔融流动的PTFE和可熔融制造的全氟聚合物的总重量，PTFE的含量至少为约4wt％时，这也是可以实现的。