[发明专利]可膨胀的官能化TFE共聚物细粉末、由其制得的膨胀的官能化制品以及膨胀的制品的反应

说明书

相关申请

本申请是2009年3月24日提交的待审的美国专利申请序列第12/410,050号的部分继续申请。

技术领域

本文描述了包含官能单体的可膨胀的TFE共聚物细粉末树脂，由这些共聚物制得的膨胀的官能化制品以及制备它们的方法。还进一步描述了膨胀的官能化TFE共聚物材料的膨胀后反应，以及由其制得的制品。

技术背景

已知聚四氟乙烯或PTFE具有包括优良的耐化学性、高温热稳定性、低表面能和优良的电（介电）性质的各种性质的独特组合。还已知PTFE具有限制其应用的两个缺点：冷流动性或蠕变性高和耐离子辐射性差。

拉伸某些形式的PTFE来制备微孔膨胀PTFE(ePTFE)可以提高强度、降低冷流动性或蠕变性并提高介电性质，而不改变表面性质或化学性质。PTFE和ePTFE的耐化学性或化学惰性以及低表面能对于一些应用是有益的性质。但对于其它的应用，在不使该聚合物降解的情况下选择性地改变这些性质是有益的。

人们已进行了大量研究来改变PTFE和微孔ePTFE的表面性质或化学性质，以改进其与其它材料的粘附性和相容性。例如，这些努力包括以下尝试：通过辐照交联来降低蠕变性、增加或降低表面自由能（例如增加或降低亲水性）和提供进行化学反应的位点，以通过化学处理和等离子体处理来改进具体应用中PTFE和/或ePTFE的实用性。

近年来，据报道，在马来酸酐的存在下对微孔ePTFE进行等离子体处理能使微孔ePTFE的表面上产生酸官能团。虽然未报道这些表面反应的明确机理，但其很可能是由于通过键断裂形成自由基而产生的。已知碳-碳键的强度比碳-氟键的强度低约40％，大部分自由基会由于碳-碳键的断裂或者聚合物主链的断裂而产生，从而降低该聚合物的分子量，并使降解的聚合物链端的酸酐或酸官能团受到限制。等离子体接枝聚合在样品的表面附近受到限制。（等离子体表面改性和等离子体聚合（Plasma Surface Modification and Plasma Polymerization）；N.Inagoki，技术经济出版社(Technomic Publishing)，1996，第44页）。

已公开对四氟乙烯(TFE)单体和TFE共聚物的分散聚合技术。有基于共聚单体的浓度限定并区分TFE共聚物的文献。包含小于1重量％共聚单体的TFE聚合物被称为改性的均聚物，或改性的PTFE，而包含大于1重量％共聚单体的TFE聚合物被称为TFE共聚物。（含氟塑料，第1卷：可非熔融加工的含氟塑料（Fluoroplastics-Vol1:Non-Melt Processible Fluoroplastics）;美国纽约州诺里奇市威廉姆斯安德鲁有限公司（Williams Andrew,Inc.,Norwich,NY）,第19页(2000)。）但是，在本文中，包含任意浓度的一种或多种共聚单体的TFE聚合物被称为TFE共聚物。

在一些工艺中，TFE的分散聚合制得被称为“细粉末”的树脂。(例如参见美国专利第4,016,345号(Holmes,1977))。一般来说，在这些方法中,将足够的分散剂加入水载体中，使得在存在合适的聚合引发剂的情况下加入TFE单体、搅拌并且自发产生的TFE压力为10-40千克/厘米²时，进行聚合反应直至胶体分散的聚合物颗粒含量达到所需水平，然后停止反应。然后用已知的技术使得分散的聚合物颗粒凝结，得到细粉末形式的聚合物。所述细粉末在约100-200℃的温度下进行干燥。

已知细粉末树脂可以用于糊料挤出法和拉伸法(膨胀法)，其中，通过糊料挤出得到的挤出物在除去挤出辅助润滑剂之后，对其进行拉伸，制得具有各种横截面形状(例如棒状、细丝状、片状、管状等)的坚固的多孔制品。在共同拥有的美国专利第3,953,566号(’566，Gore)中公开了这种拉伸方法。上述‘566专利中描述了应用于氟碳聚合物的膨胀法。在本文中，可以用所述‘566专利所述的方法进行膨胀的制品被称为“膨胀的”，在膨胀法中使用来形成这种制品的树脂被称为可膨胀的TFE聚合物或可膨胀的TFE共聚物。