[发明专利]凝聚无定形含氟聚合物胶乳的方法

说明书

技术领域

本发明描述了在未改性无机纳米粒子的存在下凝聚无定形含氟聚合物胶乳的方法。

背景技术

含氟弹性体，尤其是全氟化弹性体用于恶劣环境下的多种应用，特别是暴露在高温下和存在腐蚀性化学品的终端用途。例如，这些聚合物通常用作航空发动机的密封剂、用于半导体制造设备、用于油井钻探装置，以及用于在高温下使用的工业设备的密封元件。

已将无机粒子加入含氟聚合物组合物中用作填料和/或用于改善含氟聚合物制品的最终特性。

有许多论文公开了在含氟聚合物分散体凝聚之前添加作为填料的无机粒子，甚至无机纳米粒子。其一个优点是能够获得更均匀的填料共混物。例如，Malvasi等人（美国专利No.7,691,936）公开了将有机或无机填料添加到聚四氟乙烯或改性的聚四氟乙烯分散体中，然后凝聚。该方法据说使填料在含氟聚合物细粉中具有良好的均匀性和最佳的分散性。Malvasi等人公开了在无须设备改造的情况下用现有技术的通常已知的方法使含氟聚合物分散体凝聚的过程。

凝聚含氟聚合物分散体的传统方法包括：物理和化学方法。在物理方法中，可以用搅拌装置使分散体经受强（高）剪切力，从而使粒子凝聚（通常使用剪切速率超过1000(1/s)的转子与定子）。物理凝聚的另一种方法是冻融法。将分散体冷却至足以冻结，这使分散体不稳定，从而在融化时凝聚物与液体分离。一般来讲，由于规模化能力和密集能源要求，该技术在大规模生产中不是优选的。在化学凝聚方法中，将电解质或无机盐加入分散体中，使得分散体的稳定性降低，从而发生凝聚。

在这些方法中，优选地使用向聚合物分散体中加入电解质或无机盐的化学凝聚方法。用于化学凝聚含氟聚合物初级粒子的电解质例子包括HCl、H₂SO₄、HNO₃、H₃PO₄、Na₂SO₄、MgCl₂、Al₂(SO₄)₃和碳酸铵。在这些化合物中，优选地使用可在干燥凝聚物的过程中挥发的化合物。用于化学凝聚含氟聚合物初级粒子的无机盐的例子包括硝酸、氢卤酸、磷酸、硫酸的碱金属盐、碱土金属盐和铵盐、钼酸盐、磷酸二氢钠或磷酸二钠、溴化铵、氯化钾、氯化钙、氯化铜和硝酸钙。这些电解质和无机盐可以独立地使用或以两种或更多种的组合使用。

发明内容

总希望减少工序、降低成本和/或降低无定形含氟聚合物胶乳凝聚过程中的金属离子含量。所采用的方法不应对最终聚合物造成不利影响，而有可能改善最终聚合物的性能。

在一个方面，公开了凝聚含氟聚合物胶乳的方法，该方法包括：提供无定形含氟聚合物胶乳；提供未改性的无机纳米粒子；让无定形含氟聚合物胶乳与足量的未改性无机纳米粒子接触，从而使无定形含氟聚合物胶乳凝聚。

在一个实施例中，该方法基本上不使用传统的凝聚剂。

在另一方面，公开了无定形含氟聚合物复合物，其包括：提供无定形含氟聚合物胶乳；提供未改性的无机纳米粒子；让无定形含氟聚合物胶乳与足量的未改性无机纳米粒子接触，从而使无定形含氟聚合物胶乳凝聚。

上述发明内容并非意图描述每个实施例。本发明的一个和多个实施例的细节还在下面的描述中示出。根据以下“具体实施方式”和“权利要求书”，本发明的其他特征、目标和优点将显而易见。

具体实施方式

如本文所用，术语：

“一个”和“所述”可交换使用并意指一个或多个；

“和/或”用于表示一个或两个描述的情况都可能发生，例如A和/或B包括（A和B）和（A或B）；

如本文所用，“胶乳”是指聚合物粒子在水性连续相中的分散体；并且

“有机”具有本领域的通用含义，例如，有机化合物为含碳化合物，一些例外情况包括：二元化合物，如碳化物、氧化碳、二硫化碳；三元化合物，如金属氰化物、碳酰氯、硫化羰；以及金属碳酸盐，如碳酸钙。

另外，本文中由端点描述的范围包括该范围内所包含的所有数值（如，1到10包括1.4、1.9、2.33、5.75、9.98等）。

另外，本文中“至少一个”的表述包括一个及以上的所有数目（如至少2个、至少4个、至少6个、至少8个、至少10个、至少25个、至少50个、至少100个等等）。