[发明专利]乙烯/四氟乙烯共聚物的应用

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及乙烯/四氟乙烯共聚物的新型应用以及它与聚四氟乙烯的新型缔合反应。

2.相关技术的描述

可熔融制造的全氟聚合物和乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)具有不同的特性，其中一些特性使得它们可用于某些应用中，而其中一些特性是不利的。可熔融制造的全氟聚合物，尤其是四氟乙烯(TFE)与六氟丙烯(HFP)的共聚物(通常称为FEP)，或四氟乙烯(TFE)与全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)如全氟(乙基或丙基乙烯基醚)的共聚物(此类共聚物通常称为PFA)，分别在约260℃和310℃下熔融并且分别具有200℃和260℃的使用温度。这些共聚物具有至少95的极限氧指数(LOI)，这意味着由于其中实施测试燃烧的氧气/氮气气氛中氧气的含量需要为至少95％以支持共聚物的燃烧，因此它们是高度不易燃的。这种高LOI有助于在这些共聚物相应的高使用温度下使用它们的能力。这些共聚物的特征还在于以低挠曲模量如约650至690MPa(94000至100,000psi)为特征的高柔韧性。这种低挠曲模量的缺点是：当使用由所述全氟聚合物熔融制得的制品以供构造应用时，需要特殊的预防措施。例如，由所述全氟聚合物制成的管材必须近距离支撑以补偿管材在其自身重量下下弯的趋势。通过使管材壁更厚可实现一定程度的强化，这具有提高所加工制品成本的缺点。已知，将纤维材料混入到可熔融制造的全氟聚合物中来提高挠曲模量，但是这些添加剂带来的问题是与全氟聚合物基体的化学相异性，并且要么比全氟聚合物基体更易与接触全氟聚合物制品的工艺流体反应，要么具有从全氟聚合物制品表面上脱落而污染工艺流体的趋势，或二者兼有。

已研发出可熔融制造的通常具有50摩尔％乙烯含量的乙烯与四氟乙烯的共聚物(ETFE)，所述共聚物具有约270℃的熔融温度。虽然此熔融温度高于TFE/HFP共聚物的熔融温度，但是ETFE的使用温度非常低，即150℃。ETFE的使用温度如此之低是因为其易燃性，即具有仅大约30的LOI。这意味着在使ETFE制品经历灼烧的氮气/氧气气氛中，低达30％的氧气浓度就可以支持ETFE制品的燃烧。在需要拉伸强度比由可熔融制造全氟聚合物表现出的20-30MPa更高的应用中，已使用了ETFE。此共聚物还表现出至少300％的伸长率，这是可熔融制造全氟聚合物伸长率的高值。ETFE还是比FEP和PFA更刚性的共聚物，表现出超过1150MPa的挠曲模量。在ETFE的大多数应用中，如飞机线路中电线的绝缘应用，ETFE的高挠曲模量是不利的，其在飞机中安装时使ETFE绝缘的电线无法弯曲。

需要更加柔性的ETFE和更加刚性的可熔融制造全氟聚合物，尤其是FEP和PFA。

发明概述

本发明满足了这些需求，并且在这其中提供了新型的ETFE。

为了对ETFE和可熔融制造的全氟聚合物提供所期望的效应，本发明为包含(a)乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)，或(b)可熔融制造的全氟聚合物的基体的组合物，所述(a)或(b)各自在其内包含亚微米粒度的聚四氟乙烯(PTFE)颗粒，前提条件是乙烯/四氟乙烯共聚物也包含于全氟聚合物(b)中。包含共聚物(a)的组合物中添加剂的量优选为与所述共聚物自身相比能够有效地使所述组合物表现出挠曲模量降低至少20％的量。包含全氟聚合物(b)的组合物中添加剂的量优选为与所述全氟聚合物自身相比能够有效地使所述组合物表现出挠曲模量提高至少20％的量。

在包含ETFE的上述组合物的优选制备方法中，PTFE颗粒与ETFE并存，其中此组合物还另外包含ETFE。在一个实施方案中，用并存的ETFE涂布PTFE颗粒，并且使PTFE与ETFE的这种组合与形成所述组合物基体的ETFE熔融混合，提供了由基体共聚物和来自涂层的ETFE组成的ETFE组合物，亚微米粒度的PTFE颗粒分散在所述组合物中。