[发明专利]通过添加阳离子表面活性剂粘度控制减少含氟表面活性剂的含氟聚合物水分散体

说明书

发明领域

本发明涉及从含氟聚合物水分散体中去除含氟表面活性剂，且更具体涉及控制得到的分散体的粘度。

发明背景

含氟聚合物水分散体一般采用阴离子含氟表面活性剂作为聚合助剂以水分散体聚合制备，该含氟表面活性剂起非调聚分散剂的作用。例如，阴离子含氟表面活性剂的这一用途早先描述在美国专利2,559,752(Berry)中。聚合后，分散体通常要进行浓缩步骤以增加分散体中的含氟聚合物固体浓度。在一种分散体浓缩操作中，分散体借助于非离子表面活性剂浓缩以使固体从标称的未加工分散体中的35wt％增加到浓缩的分散体中的约60wt％，如Marks等的美国专利3,037,953和Holmes的美国专利3,704,272所教导。Miura等的美国专利6,153,688公开了相似的方法。阴离子含氟表面活性剂和非离子表面活性剂通常存在于浓缩的分散体中。

由于环境关系和因为阴离子含氟表面活性剂是昂贵的，因此已研发出从含氟聚合物水分散体中去除阴离子含氟表面活性剂的方法。从含氟聚合物分散体中去除阴离子含氟表面活性剂的一个方法公开在美国专利4,369,266中，并且包括添加稳定表面活性剂，接着超滤浓缩。该专利教导通过水渗透可去除高比例的含氟表面活性剂。还已知通过吸附到离子交换树脂上去除阴离子含氟表面活性剂，如美国专利3,882,153(Seki等)和美国专利4,282,162(Kuhls)所教导的。Kuhls教导了聚合物从分散体或在浓缩的聚合物水分散体中凝结后溶解在水相中的氟化乳化剂的回收。在阴离子交换法中，阴离子含氟表面活性剂通过阴离子交换树脂从稳定的含非离子表面活性剂的分散体中去除。

在具有减少量的非离子含氟表面活性剂的浓缩的含氟聚合物水分散体中，粘度水平可以高于包含含氟表面活性剂的分散体而且对于一些最终用途该高水平可能是不可接受的。某种类型的含氟聚合物分散体，尤其是高分子量聚四氟乙烯分散体在阴离子含氟表面活性剂含量显著减少时显现增至异常高的粘度。粘度可上升到几百厘泊(cP)的水平，大大超过对涂覆和浸渍组合物和制备流延薄膜有利的常规的20-30cP。US 2004/0186219 A1和US 2006/0171736 A1(Dadelas等)教导添加非氟化的阴离子表面活性剂，例如十二烷基硫酸钠、十二烷基苄基磺酸钠和仲烷基磺酸钠盐以降低粘度。然而，这种非氟化的阴离子表面活性剂将离子物质引入到分散体中，这些物质在用于在涂覆或薄膜流延操作中干燥和烧结含氟聚合物的条件下是不挥发的。来自于所述物质的残留物的存在会在薄膜和涂层中产生不可取的颜色而且会引起长期的稳定问题。

发明概述

本发明提供一种包含含氟聚合物粒子的稳定的含氟聚合物水分散体，其中该分散体包含基于分散体和阳离子表面活性剂的重量小于约300ppm的含氟表面活性剂。该阳离子表面活性剂有助于降低分散体的粘度而且不同于Dadelas等人使用的阴离子表面活性剂，优选的阳离子表面活性剂在包括干燥和烧结分散体的涂覆或薄膜流延操作中是完全挥发的。

本发明还提供一种通过将稳定的包含含氟表面活性剂的含氟聚合物水分散体的含氟表面活性剂含量减少到预定水平和添加阳离子表面活性剂降低稳定的包含含氟表面活性剂的含氟聚合物水分散体的粘度的方法。在优选的实施方案中，通过使稳定的包含含氟表面活性剂的含氟聚合物水分散体与阴离子交换树脂接触减少稳定的包含含氟表面活性剂的含氟聚合物水分散体的含氟表面活性剂含量。

发明详述

含氟聚合物分散体

根据本发明处理的稳定的包含含氟表面活性剂的含氟聚合物水分散体由分散聚合制备(也称为乳液聚合)。含氟聚合物水分散体是稳定的包含含氟表面活性剂的含氟聚合物水分散体，其是指它包含充足的非离子表面活性剂以便在含氟表面活性剂含量减少时防止分散体凝结。如下文更详细的解释，根据何时使用本发明的方法，非离子表面活性剂可以已经存在或在根据本发明处理之前添加用于稳定。浓缩后，含氟聚合物水分散体用作涂覆或浸渍组合物和用于制备流延薄膜。

含氟聚合物分散体由单体制成的聚合物粒子组成，其中至少一种单体包含氟。用于本发明的水分散体的粒子的含氟聚合物独立地选自三氟乙烯、六氟丙烯、一氯三氟乙烯、二氯二氟乙烯、四氟乙烯、全氟烷基乙烯单体、全氟(烷基乙烯醚)单体、偏二氟乙烯和氟乙烯的聚合物和共聚物。