[发明专利]用阴离子型聚合电解质分散剂稳定的浓缩含氟聚合物分散体

说明书

发明名称

用阴离子型聚合电解质分散剂稳定的浓缩含氟聚合物分散体 

技术领域

本发明涉及浓缩的含氟聚合物分散体，更特别地涉及具有降低的含氟表面活性剂含量的浓缩稳定化分散体。 

背景技术

将含氟聚合物涂施到多种基底上以赋予脱模性、耐化学和耐热性、防腐蚀性、可清洁性、低可燃性、和耐候性。在含氟聚合物中，聚四氟乙烯(PTFE)均聚物和改性PTFE的涂层提供最高热稳定性，但与四氟乙烯(TFE)共聚物不同，不能熔体加工以形成薄膜和涂层。因此，已经开发出涂施PTFE均聚物和改性PTFE的涂层的其它方法。一种这样的方法是以分散体形式涂施含氟聚合物的分散涂布法。如Marks等人，美国专利3，037,953中所教导，涂布法中所用的分散体通常是浓缩形式并含有显著量的非离子型表面活性剂，例如6-8重量％。类似的分散体和涂布法也用于制造可熔体加工的含氟聚合物的涂层。 

对于一些专用的含氟聚合物涂料分散体，用于稳定化的常用非离子型表面活性剂，如烷基酚乙氧基化物或脂肪醇乙氧基化物是不合适的。一种这样的分散体是其中使用铬酸作为底漆涂料的组分以提高与金属基底的粘合性的制剂。铬酸已经显示出侵袭非离子型表面活性剂，如 X-100，一种烷基酚乙氧基化物。在过去，已经在这种底漆制剂中使用阴离子型表面活性剂，如十二烷基硫酸钠，这是因为其在铬酸存在下是稳定的。 

通常使用含氟表面活性剂作为含氟聚合物的分散聚合中的成分，该含氟表面活性剂充当非调聚(non-telogenic)分散剂。例如，含氟表面活性剂的这种用途的早期描述可见于授予Berry的美国专利2,559,752。但是，由于环境考虑因素和由于含氟表面活性剂是昂贵的，已经开发出减少含氟表面活性剂和从含氟聚合物水分散体中回收含 氟表面活性剂的方法。 

一种常见方法是如在美国专利3,882,153(Seki等人)和美国专利4,282,162(Kuhls)和US 6,833,403(Bladel等人)中所教导通过吸附到离子交换树脂上来去除含氟表面活性剂。为了有效去除，如授予Marks等人的美国专利3,037,953；授予Miura等人的U.S.6,153,688；和授予Cavanaugh等人的美国专利6,956,078中所公开，将这类分散体用非离子型表面活性剂，如烷基酚乙氧基化物或脂肪醇乙氧基化物稳定。使用用非离子型表面活性剂稳定的分散体，这是因为在不存在非离子型表面活性剂的情况下去除含氟表面活性剂通常造成该分散体凝结。 

如果试图对用阴离子型烃表面活性剂如十二烷基硫酸钠代替非离子型表面活性剂来稳定的上述含氟聚合物分散体使用阴离子交换法，该阴离子型烃表面活性剂会与含氟表面活性剂一起从分散体中去除，造成分散体凝结。 

需要具有降低的含氟表面活性剂含量的改进的稳定化浓缩含氟聚合物分散体。 

发明内容

本发明提供了包含平均粒度为大约10至大约400纳米的含氟聚合物颗粒的含氟聚合物水分散体。该分散体具有至少大约35至大约70重量％的固含量并包含占含氟聚合物固体重量的大约0.03重量％至大约10重量％的阴离子型聚合电解质分散剂。该分散体具有至少大约100秒的胶凝时间。 

在本发明的分散体的优选实施方案中，该阴离子型聚合电解质分散剂具有大于大约150的当量。优选地，该阴离子型聚合电解质分散剂的当量小于大约50,000。该阴离子型聚合电解质分散剂优选具有至少大约500的数均分子量。一个优选实施方案使用分子量为大约2000至大约100,000的丙烯酸类共聚物分散剂。优选地，该分散体包含分散体重量的少于大约300ppm的含氟表面活性剂。 

本发明进一步提供了降低含有含氟表面活性剂的含氟聚合物的水分散体的含氟表面活性剂含量并将该水分散体浓缩的方法，包括用阴离子型聚合电解质分散剂使包含平均粒度为大约10至大约400纳 米的含氟聚合物颗粒且固含量为大约15至大约55重量％的含氟聚合物分散体稳定，使稳定化的含有含氟表面活性剂的含氟聚合物水分散体与阴离子交换树脂接触以将含氟表面活性剂含量降至预定水平，在含氟表面活性剂含量已经被降低以产生含氟表面活性剂减少的分散体后从该分散体中分离阴离子交换树脂，并使用产生基本不含非离子型表面活性剂的分散体的方法将该分散体浓缩至至少大约35重量％。