[发明专利]一种改性聚四氟乙烯分散浓缩液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性聚四氟乙烯分散浓缩液的制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

聚四氟乙烯以其优良的耐化学腐蚀性、耐高低温性、耐老化性、低摩擦性、不粘性、生理惰性，使它在化工、机械、电气、建筑、医疗等领域成为不可缺少的特种材料，它在-250～250℃温度范围内长期使用。随着科学技术的快速发展，世界经济日益繁荣，人们的生活越来越丰富多彩，对环境的保护意识增强，对物质文化生活水平的要求越来越高。于是为满足人们高水准的生活要求，高功能、多性能材料应运而生。聚四氟乙烯涂料就是其中之一，由于其具有其它涂料无法拥有的耐热性和耐久性、防粘等多功能特性，使其在现代工业和高技术领域乃至生活用品产业等领域发挥重要的作用。

在CN200510105740.2中，公开了一种成膜性优越、可以形成透明性优越的覆膜的改性聚四氟乙烯、其水性分散体、水性分散液组合物及上述改性聚四氟乙烯的制造方法。其中所述的改性聚四氟乙烯是聚合四氟乙烯和共聚单体而得到的，其共聚单体的量占改性PTFE质量的0.1％～1.0％，所得的PTFE乳液的平均一次粒径为220～500nm。但在其公开的技术方案中没有引入“核-壳”结构，没有控制初级粒子的形态与分布，并且在浓缩时加入了较多的表面活性剂。

在CN102086243A中，公开了一种高光泽度聚四氟乙烯分散浓缩液的制备方法，其是在高压反应釜中加入去离子水、引发剂、分散剂、稳定剂以及聚合单体进行乳液聚合反应，得到改性聚四氟乙烯聚合液，经后处理浓缩得到聚四氟乙烯分散浓缩液。但其在公开的技术方案中只是介绍了聚合过程中加入改性单体，先均聚再共聚，且只对分散浓缩液的光泽度做了介绍。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性聚四氟乙烯分散浓缩液的制备方法，包括如下步骤：

在抽真空并用氮气置换后的反应釜中，加入去离子水、四氟乙烯单体、改性单体、分散剂、引发剂和稳定剂进行聚合反应，得到改性聚四氟乙烯单体聚合液，经后处理浓缩得到聚四氟乙烯单体分散浓缩液，所述聚合反应分三个阶段进行，第一阶段控制反应压力为1.0～1.8MPa，加入20～30％的四氟乙烯单体和40～60％的改性单体；第二阶段控制反应压力为2.0～3.0MPa，加入60～70％的四氟乙烯单体，第三阶段控制反应压力为2.0～3.0MPa，加入剩余的四氟乙烯单体和剩余的改性单体；

所述聚合反应前，向反应体系中加入15～20％分散剂，四氟乙烯单体的添加量为12～15％时，开始添滴加剩余的分散剂，至四氟乙烯单体的添加量为53～56％时滴加完毕；

所述改性单体为全氟烯烃或全氟烷基乙烯基醚。

本发明所述的方法，聚合过程中压力采用变压方式操作且中间过程回收二次，以实现粒子软-硬-软的三层分子结构。聚合前期的低压反应，提高了改性单体与四氟乙烯局部的共聚度，使改性单体均匀有效的连接在树脂的主链上，使得PTFE大分子由刚性链向柔性链转化，结晶度降低，从而使该改性PTFE乳液在成膜后的烧结过程中流平性更好，进而提高光泽度；聚合中、后期的高压反应，达到产品整体分子量方面的控制，保证烧结后所制得的膜更加致密和光滑。在反应的过程中分段添加分散剂，可增大乳液初级粒子的粒径；分段添加改性单体，可保证改性单体均匀有效的链接在树脂主链上，以实现粒子软-硬-软的三层分子结构，从而提高乳液的应用性能。

优选的，所述第一阶段的反应压力为1.5～1.8MPa，所述第二阶段和第三阶段的反应压力为2.2～2.8MPa。

优选的，本发明所述的方法包括如下步骤：

1)向反应釜中添加稳定剂、为体所述反应釜体积60～65％的去离子水和15～20％分散剂，混匀，将所述反应釜抽真空后用氮气置换，至氧含量≤30ppm；

2)向所述反应釜中添加40～60％的改性单体和四氟乙烯单体，添加所述四氟乙烯单体至反应釜内的压力达到1.5～1.8MPa，加入无机引发剂，开始第一个阶段的反应，反应期间维持所述反应釜内的压力恒定，反应温度为80～90℃，反应至四氟乙烯单体的添加量为总量的20～30％，停止搅拌，回收所述反应釜中的气相单体；

3)向所述反应釜中添加四氟乙烯单体，至所述反应釜的压力达到2.3～2.8MPa，开始聚合反应，反应期间维持所述反应釜内的压力恒定，反应温度为80～90℃，至四氟乙烯单体的添加量为总量的60～70％，停止搅拌，回收所述反应釜中的气相单体；