[发明专利]具有减少的氟表面活性剂含量和高剪切稳定性的含氟聚合物分散体

说明书

发明领域

本发明涉及具有减少的氟表面活性剂含量并显示高剪切稳定性的含氟聚合物分散体。

发明背景

为了赋予剥离性、耐化学性和耐热性、腐蚀防护、清洁性、低易燃性和耐气候性，含氟聚合物被施涂于许多的基体。在含氟聚合物中聚四氟乙烯(PTFE)均聚物和改性PTFE的涂层具有最高的热稳定性，但是与四氟乙烯(TFE)共聚物不同，其不能通过熔融加工形成膜和涂层。因此，已经开发其它的方法施涂PTFE均聚物和改性PTFE的涂层。一种所述的方法是分散体涂层，其以分散体的形式施涂含氟聚合物。分散体涂层方法通常使用比聚合分散体更浓缩形式的含氟聚合物分散体。这些浓缩的分散体包含相当多的非离子表面活性剂，如6-8重量％。

对于许多分散体涂层涂布如幕式淋涂或连续射线(seriography)，一部分涂料流堆积在要求物流的残余部分循环利用的基体上。循环的部分必需能够经得起连续加工所必需的后续的多个泵和混合操作。适于这种方法的分散体在剪切力作用下应该不易于凝结。分散体耐早期凝固性可以由称为凝胶时间的参数测量并且其是分散体剪切稳定性的指标。

在含氟聚合物分散体中最通常使用的非离子表面活性剂是酚乙氧基化物。然而，酚乙氧基化物可能分解形成可能对环境有负面影响的有害化合物。此外，它们具有热降解倾向和导致产品变色，或者产生类似于焦油的物质，这种物质堆积在烘烤装置内壁上并可能转化成导致污染的产物。

如Berry在U.S.2,559,752中所述在含氟聚合物的分散体聚合中通常使用含氟表面活性剂，含氟表面活性剂起非调聚(non-telogenic)分散剂的作用。如果不除去，则含氟表面活性剂存在于含氟聚合物分散体中。由于环境关系，已经开发了方法来减少水性含氟聚合物分散体中含氟表面活性剂的含量以减少含氟表面活性剂的排放和/或减少或消除对于含氟聚合物分散剂的最终用途加工过程中捕获含氟表面活性剂的需要。

Bladel等人在US 6,833,403公开了具有低含氟表面活性剂含量的含氟聚合物水性分散体，其通过使用阴离子交换方法处理稳定的分散体制备而成。Bladel等人公开了包含酚乙氧基化物非离子表面活性剂的低含氟表面活性剂分散体和包含脂肪醇乙氧基化物非离子表面活性剂的低含氟表面活性剂分散体。对于除去含氟表面活性剂的目的，Bladel等人公开了在酚乙氧基化物和脂肪醇乙氧基化物之间观察不到区别。Bladel等人采用的唯一的脂肪醇乙氧基化物是Clariant以商标GenapolX080出售的异十三醇的乙氧基化物。

然而，包含异十三醇乙氧基化物表面活性剂的减少的含氟表面活性剂的含氟聚合物分散体具有低凝胶时间。含氟聚合物分散体的凝胶时间说明分散体不太适于分散体涂层应用，如幕式涂层或连续射线(seriography)。

发明概要

本发明提供一种包含含氟聚合物颗粒的水性分散体，所述水性分散体具有小于约300ppm的氟化表面活性剂含量并包含脂肪醇乙氧基化物非离子表面活性剂，所述脂肪醇乙氧基化物表面活性剂是具有8-18个碳原子的饱和或不饱和仲醇的乙氧基化物。

在本发明的一个优选形式中，含氟聚合物颗粒包含SSG小于约2.40的不可熔融加工的聚四氟乙烯或改性的聚四氟乙烯。

在发明的另一个优选形式中，脂肪醇乙氧基化物非离子表面活性剂是如下式所示的化合物或者所示化合物的混合物：

(R₁)(R₂)CH(OCH₂CH₂)_nOH

其中R₁和R₂是未支化或支化的烷基、未支化或支化的链烯基、环烷基、或者环链烯基烃基，R₁和R₂中碳原子总数为7-17，n是4-18的平均值。

发明提供具有减少的含氟表面活性剂含量和高剪切稳定性的含氟聚合物分散体。

发明的详细说明

含氟聚合物

本发明的水性含氟聚合物分散体通过分散聚合(也称为乳液聚合)制备而成。含氟聚合物分散体由其中至少一种单体包含氟的单体制备而成的聚合物的颗粒组成。本发明的水性分散体的颗粒的含氟聚合物独立地选自三氟乙烯、六氟丙烯、单氯三氟乙烯、二氯二氟乙烯、四氟乙烯、全氟烷基乙烯单体、全氟(烷基乙烯基醚)单体、亚乙烯基氟化物和乙烯基氟化物的聚合物和共聚物。