[发明专利]用氧化胺表面活性剂稳定的含氟聚合物水分散体以及制备凝结的含氟聚合物树脂的方法

说明书

发明领域

本发明涉及含氟聚合物水分散体，并且更具体地讲涉及包含氧化胺表 面活性剂的含氟聚合物水分散体，以及由此类分散体制备凝结的含氟聚合物 树脂的方法。

发明背景

含氟聚合物分散体具有广泛的多种最终用途。对于涂层最终用途而 言，将包含含氟聚合物分散体的涂层组合物施用到多种基底中的任何一种 上，以赋予可释放性、耐化学品性和耐热性、防腐蚀性、可清洁性、低易燃 性和耐侯性。供涂层使用的含氟聚合物分散体一般为浓缩形式，并且通常可 用大量非离子表面活性剂诸如烷基酚乙氧基化物或脂族醇乙氧基化物来稳 定，如授予Marks等人的美国专利3,037,953、授予Miura等人的 U.S.6,153,688、以及授予Cavanaugh等人的U.S.2003/0130393中所提 出。

对于某些特殊的含氟聚合物分散体，非离子表面活性剂诸如烷基酚乙 氧基化物或脂族醇乙氧基化物的存在是不可取的。由于没有加入除聚合反应 所用含氟表面活性剂以外的表面活性剂，因此一种此类分散体一般被称为 “原”分散体(还被称为“未稳定的”分散体)。在一些方法中，原分散体 凝结以获得凝结的含氟聚合物树脂。对于聚四氟乙烯(PTFE)含氟聚合物而 言，所述凝结的含氟聚合物树脂被称为细粉。在其它方法中，含氟聚合物水 分散体与通常为分散体或浆液形式的其它材料混合，诸如粒状聚合物、填充 剂、颜料、固体润滑剂等，然后含氟聚合物与其它材料一起共凝结。常规的 非离子表面活性剂诸如烷基酚乙氧基化物或脂族醇乙氧基化物不用于凝结方 法中，因为它们一般向分散体赋予高度稳定性，从而阻碍凝结或使得难以凝 结。在某些其中确实成功凝结的方法中，获得了不可取的粘稠产物或原纤化 产物，所述产物难以被加工成成品。

在含氟聚合物分散体的制备中，阴离子含氟表面活性剂在分散体聚合 反应过程中通常被用作聚合反应助剂，所述阴离子含氟表面活性剂起非调聚 性分散剂的作用。例如，阴离子含氟表面活性剂在分散体聚合反应中的这种 用途的早期描述可参见授予Berry的美国专利2,559,752。由于对环境的关 注并且由于阴离子含氟表面活性剂昂贵，因此已对方法进行了改良，以便减 少阴离子含氟表面活性剂，并且从含氟聚合物水分散体中回收阴离子含氟表 面活性剂。

减少阴离子含氟表面活性剂的一种常见方法是吸收到离子交换树脂 上，如美国专利3,536,643(Stryker)；美国专利3,882,153(Seki等 人)；美国专利4,282,162(Kuhls)和US 6,833,403(Bladel等人)中所 提出。为了减少含氟表面活性剂，一般使用用于涂层最终用途的相同非离子 表面活性剂即烷基酚乙氧基化物或脂族醇乙氧基化物来稳定含氟聚合物分散 体。然而，如果试图使用阴离子交换方法来减少原含氟聚合物分散体中的含 氟表面活性剂，则将会导致分散体过早凝结。由于所述分散体仅在阴离子含 氟表面活性剂的存在下稳定，在阴离子交换方法中所述阴离子含氟表面活性 剂被移除，因此发生此类原分散体的过早凝结。

期望改善的含氟聚合物水分散体，所述分散体尤其适于由所述分散体 制得凝结的含氟聚合物树脂的最终用途。

发明概述

本发明基于以下发现：氧化胺表面活性剂可向含氟聚合物分散体提供 良好的稳定性，并且当酸性试剂被加入到分散体中时，所述酸性试剂会降低 分散体的稳定性，并且使含氟聚合物分散体能够凝结。

根据本发明，提供了含氟聚合物水分散体，所述分散体包含含水介 质、含氟聚合物颗粒和具有下式的氧化胺表面活性剂：

(R¹)(R²)(R³)N→O

其中R¹为具有下式的基团：

R⁴-(C＝O)_a-X-(C＝O)_b-(CH₂)_n-

其中R⁴为饱和或不饱和的、支链或非支链的、环状或无环的、具有1 至20个碳原子的烷基、羟烷基、醚或羟基醚基团，X为O、NH或NR⁵，a和 b为0或1，前提条件是a+b＝1，并且n为2至6；