[发明专利]一种多用途聚四氟乙烯分散树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种多用途聚四氟乙烯分散树脂及其制备方法。

背景技术

聚四氟乙烯是一种全氟代聚合物，具有优异的耐候性、耐化学药品性、阻燃性、耐高低温等综合性能，广泛应用于化工、电子、石油、机械、环保等领域，成为现代社会不可或缺的材料，如加工各种线型材料、高延伸低密度带、均一高强度的延伸多孔体、燃料电池的粘接剂等。在用作糊状挤出制品加工过程中，受到现有设备的制约，不能满足生产薄壁细管的性能要求，而通常采用的方法是共聚改性，通过加入少量的改性单体，降低树脂糊状挤出时的剪切应力。

美国专利US3849594公开了一种四氟乙烯和全氟烷基乙烯基醚共聚形成的四氟乙烯细粉树脂的制备方法，它包括在乳液聚合四氟乙烯时，以全氟丙基乙烯基醚（PPVE）或全氟甲基乙烯基醚（PAVE）对其进行改性，得到含0.1wt%改性剂的聚合物，能够在中高压缩比下得到挤出产物。

中国专利CN102344519A介绍了一种采用由三氟乙烯、六氟丙烯和全氟醚类组成的复合改性单体，对四氟乙烯单体进行改性共聚，得到的聚合物能够糊状挤出制备细管。

美国专利US4036802公开了一种四氟乙烯细粉树脂的制备方法，该专利主要以全氟丙基乙烯基醚为改性剂进行乳液聚合，得到的粒子由核壳两部分组成，核部分共聚单体含量比壳部分高，共聚单体总含量在0.06%左右。该树脂可在高压缩比下进行糊状挤出加工。

但上述三个专利介绍的改性聚四氟乙烯树脂，能够在中高压缩比条件下加工得到薄壁细管，但不能兼顾聚四氟乙烯树脂的其它加工性能，如通过高温高速拉伸，得到高延伸低密度带。

中国专利CN1458942A介绍了一种在水性介质和聚合引发剂存在下，使杂质含量在100ppm以下的四氟乙烯聚合制得四氟乙烯聚合物，该聚合物具有高均一延伸率，纤丝化特性优良，抗断强度高。但此专利虽能够用来加工高延伸率低密度带，但不能够同时满足中高压缩比下挤出薄壁细管，影响树脂的综合性能。

中国专利CN201110033748.8中公开了一种涂料用聚四氟乙烯树脂的制备方法，采用三段压力和温度控制，并逐步升高的方式，使多种单体共聚，得到其共聚物。该共聚物是溶液聚合，产品不用用于制作密封带和挤出管，而且其控制方式中三段比例控制为1：1：1，三段温度范围较宽，各段温度范围达到10℃，各阶段压力范围较大且偏低，这些对于共聚反应有利，但对均聚反应，这样的控制方式不能达到本发明的目的。

本发明的目的在于提供一种聚四氟乙烯分散树脂及其制备方法，能够同时满足高延伸低密度带和中高压缩比下挤出薄壁细管。

发明内容

本发明的目的是提供一种多用途聚四氟乙烯分散树脂及其制备方法，该树脂能够同时满足加工高延伸低密度带和中高压缩比下挤出薄壁细管。

本发明提供的聚四氟乙烯分散树脂制备方法包括如下步骤：在水相反应介质中加入含氟表面活性剂、稳定剂、引发剂，通入四氟乙烯单体，采用分段式压力控制方式，聚合得到四氟乙烯乳液，然后经过稀释、凝聚、干燥得到聚四氟乙烯树脂。

本发明提供的聚四氟乙烯分散树脂制备方法中：

所述的水相反应介质优选为无离子水，其用量为四氟乙烯单体总量的1～2倍，优选1.4～1.7倍。

所述的含氟表面活性剂可以为全氟烷基羧酸，优选全氟辛酸，其用量优选为无离子水质量的0.05～0.1%。

所述的稳定剂优选为石蜡，进一步优选熔点为56～58℃的石蜡，其用量优选为无离子水质量的1～3%。

所述的引发剂优选过硫酸铵、过氧化丁二酸，或二者搭配使用。

作为上述聚四氟乙烯分散树脂制备方法的一种实施方式，所述分段压力控制方式中各段压力逐段升高；作为一种优选的具体实施方式，所述分段压力控制方式包括三个阶段，第一阶段压力为1.6～1.8MPa，第二阶段压力为2.2～2.4MPa，第三阶段压力为2.8～3.0MPa。作为一种选择，三个阶段投入的四氟乙烯单体的量为1:1.5～2.5:2.5～3.5。

作为上述聚四氟乙烯分散树脂制备方法的一种实施方式，所述分段压力控制方式中，各阶段温度逐段升高；作为一种优选方案，第一阶段温度控制为68～70℃，第二阶段温度控制为78～80℃，第三阶段温度控制为88～90℃。实现三个阶段中，每个阶段的聚合反应类似恒温恒压反应，更好的实现设计的树脂分子结构。较各阶段大范围低压变温反应，难以实现本发明的目的。