[发明专利]低密度氟聚合物泡沫

说明书

本发明涉及低密度氟聚合物泡沫，优选聚偏二氟乙烯(PVDF)泡沫，例如由KYNAR PVDF制备的泡沫，以及由该泡沫制成的制品。通过向聚合物中添加包含发泡剂的微球并通过挤出机对其进行加工来生产泡沫。微球由含有物理发泡剂的硬壳组成。壳在升高的温度下软化并允许发泡剂和微球膨胀，从而在聚合物基体内产生更大的空隙。通过适当地控制聚合物的组成、粘度、加工温度、发泡剂的选择、荷载比和精整条件，可以生产有用的制品，例如发泡的PVDF管道、管子、型材、薄膜、线护套和其他制品。可以通过几种方式将微球加入氟聚合物基体中，包括作为母料的一部分，该母料含有相容聚合物载体。

发明领域

本发明涉及低密度氟聚合物泡沫，优选聚偏二氟乙烯(PVDF)泡沫，以及由该泡沫制成的制品。通过向聚合物中添加包含发泡剂的微球并通过挤出机对其进行加工来生产泡沫。微球由含有物理发泡剂的硬壳组成。壳在升高的温度下软化并允许发泡剂和微球膨胀，从而在聚合物基体内产生更大的空隙。通过适当地控制聚合物的组成、粘度、加工温度、发泡剂的选择、荷载比和精整条件，可以生产有用的制品，例如发泡的PVDF管道、管子、型材、薄膜、线护套和其他制品。可以通过几种方式将微球加入氟聚合物基体中，包括作为母料的一部分，该母料包含相容聚合物载体。

发明背景

氟聚合物，特别是聚偏二氟乙烯，具有许多有利的物理性能，使其成为许多应用中的首选材料。聚偏二氟乙烯(PVDF)具有突出的韧性和高弹性，并具有很高的耐化学性、耐候性、耐渗透性和阻燃性。它广泛用于涂料和可熔融加工应用中。PVDF树脂可在大多数热成型工艺中用于制造制品，包括但不限于模制零件、挤压型材和薄膜。

遗憾的是，PVDF具有较高的密度，并且可能比许多商品聚合物树脂更昂贵。

希望降低PVDF的密度并降低其成本，同时其优异的物理化学性能几乎没有或没有降低。

降低PVDF密度的一种方法是形成PVDF泡沫。遗憾的是，较差的熔体强度和在熔融状态下难以控制泡孔的形成通常将PVDF的发泡限制为间歇工艺、在载体的支持下发泡或某些特殊工艺(如乳胶冷冻)。在间歇工艺中，通常先通过挤出将实心PVDF成型为薄膜，通过辐射交联，在压力下浸泡在气体中较长的时间，然后通常在较高温度下发泡为板坯。使用这种方法不可能制造具有结实表皮的空心或长的制品，例如管道。在支撑泡沫技术中，为了克服较差的熔体强度，将发泡聚合物挤出到载体或丝线上或其周围，以防止其塌陷。如果没有载体的支撑，在这种情况下挤出的泡沫将无法撑住自身，特别是在大型应用中。因此，不可能对产品定径或产生空心无支撑轮廓。结果，该技术仅限于制造PVDF丝线涂层。

US 4,781,433描述了用于光缆的发泡PVDF护套。PVDF使用发泡剂浓缩物形成，以产生膨胀的PVDF，将其直接挤出到移动的丝线上。该PVDF泡沫既不能定径，也不具有自支撑性。

US 7,081,216描述了通过冷冻PVDF乳液然后解冻来形成PVDF泡沫。该方法对于生产具有结实表皮的中空或长而薄的物品没有用。

WO 08/137393描述了用作导管的发泡PVDF管状制品。没有描述定径、熔体粘度和成核剂。

克服熔体强度问题并降低成本的一种手段是与其他聚合物(例如丙烯酸类)形成PVDF合金，以降低结晶度并改善发泡过程。这种共混物将损害PVDF泡沫的性能优势，所述性能优势主要来自于氟聚合物的高结晶度。因此，非常需要通过添加性能较差的其他聚合物来制备PVDF泡沫而不削弱其性能。

在US 2012-0045603中描述了PVDF自支撑泡沫，其使用具有化学发泡剂的母料，随后进行定径操作。