[发明专利]含氟聚合物加工添加剂、组合物和方法

说明书

本发明公开了一种聚合物组合物，所述聚合物组合物包含非氟化热塑性聚合物以及与所述非氟化聚合物组合的少量的含氟聚合物。本发明还公开了一种包含含氟聚合物和聚合物加工添加剂增效剂的聚合物加工添加剂组合物。所述含氟聚合物包含由式‑CF₂–CF(R)‑CH(R’)‑CF(R”)‑表示的在约23摩尔％至约50摩尔％范围内的二联体。每个R独立地为‑CF₃、‑Rf或–ORf，每个R’和R”独立地为H、F、CF₃或–Rf，并且每个Rf独立地为具有1至12个碳原子且任选地间插有一个或多个‑O‑基团的全氟烷基基团。本发明还公开了一种在挤出聚合物的过程中减少熔体缺陷的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年10月13日提交的美国临时申请62/240,731的优先权，其公开内容以引用方式全文并入本文中。

背景技术

制品形成和成型中聚合物材料的挤出是塑性制品或聚合物制品工业中的主要部分。挤出制品的质量以及挤出方法的总体成功通常受流体材料与挤出模头的相互作用影响。对于任何可熔融加工的热塑性聚合物组合物而言，都存在临界剪切速率，高于该临界剪切速率的挤出物的表面变得粗糙或变形，而低于该临界剪切速率的挤出物将是平滑的。参见，例如R.F.Westover的“熔体挤出”《聚合物科学与技术大全》(Melt Extrusion,Encyclopedia of Polymer Science and Technology)，第8卷，第573-581页(John Wiley&Sons 1968)。相对于以尽可能最快的速度(例如以高剪切速率)挤出聚合物组合物的经济学优势，使挤出物表面平滑这一要求具有竞争性并且必须进行优化。

处于低的剪切速率下，挤出的热塑性塑料中的缺陷可为“鲨鱼皮”的形式，这是一种表面光泽损失，更严重的表现看起来是或多或少横向于挤出方向延伸的脊。处于较高速率下，挤出物可能会发生“连续熔体破裂”，变得严重变形。在低于刚刚观察到连续熔体破裂的速率下，某些热塑性塑料还可经历“环形熔体破裂”，这过程中挤出物表面由光滑变至粗糙。

在挤出热塑性聚合物的过程中常常会遇到其它问题。这些问题包括：聚合物积聚在模头的孔口处(称为模头积料或模头流涎)、在进行挤出过程中高的背压，以及由于高挤出温度导致的聚合物的过度降解或低的熔体强度。这些问题使挤出工艺减慢，这或者是因为必须停止工艺来清洁设备或者是因为该工艺必须在较低的速度下进行。

含氟聚合物的添加可至少部分地减轻可挤出热塑性聚合物的熔体缺陷。可用作聚合物加工添加剂的含氟聚合物包括例如以下美国专利中所述的那些：美国专利5,015,693和4,855,013(Duchesne等人)、5,710,217(Blong等人)以及6,277,919(Dillon等人)。聚合物加工添加剂的一些益处包括消除熔体破裂和表面缺陷、减少挤出压力和消除模头积料。已提出通过掺入酸性端基来有益于聚合物加工添加剂与模头壁之间的相互作用。参见，例如美国专利公布2011/0172338(Murakami等人)，以及美国专利5,132,368(Chapman等人)。另一方面，已提出主链中的酸度对化学稳定性有害。参见，例如美国专利5,710,217(Blong)。

发明内容

本公开显示增加含氟聚合物的主链中的酸度可改善含氟聚合物例如在挤出非氟化热塑性聚合物期间作为聚合物加工添加剂的性能。主链中的酸度可通过含氟聚合物中二联体单元-CF₂–CF(R)-CH(R’)-CF(R”)-的摩尔百分比来评估。