[发明专利]一种聚偏二氟乙烯的增强配混物

说明书

本发明涉及一种聚偏二氟乙烯的增强配混物，包含如下步骤：S1：在低于35℃的温度下，取长度小于25毫米的短切多组分纤维10‑25％与包含羧酸类接枝的官能化的含氟聚合物的基质混合合成聚合物；S2：加热，将温度保持在60‑90℃，将聚合物中的水分散性磺基聚酯去除，形成配混物。本发明提供了良好的粘合性以提高性能，又改善了纤维束在含氟聚合物基质内的分布。

技术领域

本发明涉及增强热塑性配混物技术领域，尤其涉及一种聚偏二氟 乙烯的增强配混物。

背景技术

已知含氟聚合物，例如基于偏二氟乙烯CF2＝CH2(VDF)的含氟 聚合物具有出色的机械稳定性能，非常好的化学惰性，较低的表面能， 电化学稳定性和良好的耐老化性。这些品质在各种最终用途应用中得 到了利用。糟糕的是，由于其惰性，很难将含氟聚合物与其他材料结 合。

官能团已被添加到含氟聚合物中，以增加与其他材料的粘合性， 增加一定水平的亲水性和润湿性，并提供反应性位点，例如用于交联 和随后的化学改性。官能团已经通过几种方式添加，例如通过官能单 体与含氟单体的直接共聚，以及通过聚合后接枝机理，例如将马来酸 酐接枝到聚偏二氟乙烯均聚物或共聚物上(如US7,241,817中所述)， 以形成可得自阿科玛公司(ArkemaInc.)的ADX树脂。WO2013/110740 和US7351498还描述了通过单体接枝或通过共聚来使含氟聚合物官 能化。

已知纤维在许多类型的聚合物复合材料中用作增强材料。长纤维 可以用聚合物或预聚物浸渍，该聚合物或预聚物用作将纤维保持在一 起的粘合剂。用聚合物粘合剂浸泡或喷涂长纤维，然后通常将其缠绕 到模具上以形成结构，将其编织成互锁的狭窄结构，或者将其置于封 闭的模具中。然后将涂覆或浸渍有聚合物的纤维固结以形成最终制 品。由长纤维制成的制品通常包含至少45重量％，优选大于50重 量％，并且经常大于60至70重量％的纤维。

在连续纤维制品中，制品的性质受纤维性质支配，聚合物充当粘 合剂以将纤维保持在一起。

US8883898公开了用已被官能化的含氟聚合物浸渍连续纤维，所 述官能化优选通过用马来酸酐接枝来进行。

短纤维，也称为短切纤维股、短切股或纤维束，包含许多股线， 通常为2,000至10,000根单独的纤维，每根直径约3至10微米，并 通过聚合物上胶剂粘结在一起，基于纤维的重量，上胶剂的量通常为 约1至5％。然后将这些束或粗纱切成约2至15mm的长度，更典型的是2至8mm的长度。这些束形成自由流动的材料，该材料可以进 料至挤出机以进行配混，而不会释放游离纤维。未上胶或游离的纤维 不能有效地用于如本发明的聚合物配混物中，尤其是当短切纤维的长 度增加时。因此，在本发明中需要具有上胶的短切纤维以与含氟聚合 物配混。然后将小束纤维作为增强材料添加到聚合物基质中，以提高 基质的刚度。通常包含5至25重量％，优选8至20重量％的纤维束 的制品的性能由基质聚合物的性能决定。例如，尽管50重量％的连 续碳纤维复合材料的拉伸强度在碳纤维的方向上可以为约 250,000psi，但是具有15％短碳纤维的复合材料的拉伸强度可以为 15,000psi。

已经针对不同的聚合物基质开发了不同的纤维上胶剂，以改善上 胶纤维与基质聚合物之间的相容性。不幸的是，当前的纤维上胶剂与 含氟聚合物的相容性差。没有良好的相容性，因此在纤维与含氟聚合 物基质之间没有良好的分布和良好的粘合性，使用纤维增强材料的好 处还没有得到充分实现。

令人惊讶地，现已发现，当将含氟聚合物用羧酸类极性官能团接 枝时，与不含接枝含氟聚合物的含氟聚合物复合材料相比，含接枝含 氟聚合物和短纤维束的含氟聚合物基质具有增强的拉伸强度和挠曲 强度。使用不同类型的纤维(碳纤维，玻璃纤维)以及许多不同类型的 上胶剂，已发现了出色的结果。尽管不受任何特定理论的束缚，但据 信接枝的羧酸官能团与上胶剂和/或纤维形成某种类型的结合，这既 提供了良好的粘合性以提高性能，又改善了纤维束在含氟聚合物基质 内的分布。

发明内容