[发明专利]泡沫聚偏二氟乙烯结构

说明书

发明领域

本发明涉及一种泡沫氟聚合物的、优选一种聚偏二氟乙烯(PVDF)的结构，该结构是自支撑的、大小确定的(sized)并且具有一个致密的外皮。这种泡沫结构是用一种使用了发泡剂和成核剂的方法制造的。这种结构在制造过程中经大小确定而成为一种特定的形状，这要求PVDF泡沫的良好的熔体粘度。在一种方法中，使用了一种包含该成核剂的母料。这种泡沫物品可以是一种片材、薄膜、型材、管道、管路、或其他自支撑的形状或物品。泡沫的管道、管路、以及导管是尤其有用的。

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特性，这些特性使它们成为在许多领域中所选择的材料。聚偏二氟乙烯(PVDF)具有显著的韧性以及高弹性，并且具有高的化学、气候、渗透以及燃烧耐受性。它在涂覆以及可熔融加工的应用中被广泛使用。不幸的是，PVDF具有较高的密度，并且可能比许多其他的商品聚合物树脂更昂贵。

存在一种希望是减小PVDF的密度并且降低其成本，同时在其优异的物理以及化学特性方面具有极小或甚至没有降低。

减小PVDF密度的一种方法是通过形成PVDF泡沫。不幸的是，差的熔体强度以及在熔融态下控制孔形成的难度总体上将PVDF的发泡限制为一种分批工艺(利用支持物的发泡)、或奇异的工艺(例如胶乳冰冻)。在该分批工艺中，首先形成实心的PVDF、典型地通过挤出而成为一个薄膜、通过辐射进行交联、在压力下浸渍到一种气体中持续延长的时间量并且然后在更高的温度下发泡，典型地成为一种厚片。使用这种方法不可能制造出具有实心外皮的空心的或长的物品，例如管道。在带有支持物的泡沫技术中，为了克服差的熔体强度，将发泡的聚合物挤出到一个载体或金属丝(wire)上或围绕它而挤出以便防止其塌陷。在这种情况下挤出的泡沫在没有载体支持时将不能保持其自身，尤其是在大尺寸的应用中。因此，不可能对这种产品进行大小确定或创造一种空心的独立式型材。结果是，这项技术仅限于制造PVDF金属丝涂层。

克服熔体强度问题并且降低成本的一种手段是与其他聚合物(例如丙烯酸类树脂)形成一种PVDF合金以减小结晶性并且改进发泡过程。不幸的是，这损害了PVDF泡沫的有利特性，尤其是与高结晶性相关的那些。

US 4,781,433描述了用于纤维光缆的泡沫PVDF护套。这种PVDF是使用发泡剂浓缩物来产生一种直接挤出到移动的金属丝上的膨胀的PVDF而形成。这种PVDF泡沫既不是大小确定的也不是自支撑的。

US 7,081,216描述了通过将一种PVDF乳液进行冰冻接着解冻而形成一种PVDF泡沫。这种方法对于使用生产具有实心外皮的空心的或长的并且薄的物品是没有用的。

WO 08/137393描述了作为导管有用的泡沫PVDF管状物品。并没有描述大小确定(sizing)、熔体粘度以及成核剂。

诸位申请人现在已经出人意料地发现具有实心外皮的有用的自支撑泡沫氟聚合物(并且特别是PVDF)结构可以在连续的制造工艺中形成。为了生产具有致密外皮层的大小确定的结构，该泡沫需要在本领域中不常见的高的熔体粘度。为了良好的、均匀的泡沫形成，也要求成核剂。

发明概述

本发明涉及一种自支撑的氟聚合物的、优选聚偏二氟乙烯(PVDF)的泡沫结构，包括：

a)按重量计60-99.99百分比的氟聚合物，优选PVDF；

b)按重量计0.01至5百分比的残余成核剂；(0.1-2)

其中所述泡沫结构具有的密度是比未发泡的所述氟聚合物a)的密度小至少30％；其中所述结构已经进行了大小确定；并且

其中所述结构具有一个至少2微米厚的致密外皮，并且其中所述外皮包含平均每1mm²小于20个的空隙。

本发明进一步涉及用于发泡氟聚合物类、特别是聚偏二氟乙烯的一种母料浓缩物，包括：

a)5至99.99重量百分比的一种载体树脂，具有50℃-175℃的熔化温度或从50℃-110℃的Tg；

b)基于该总的聚合物固体而言0.01至95重量百分比的一种或多种成核剂；以及

c)任选地从0.01至95重量百分比的一种或多种其他的添加剂。

本发明进一步涉及一种用于生产大小确定的氟聚合物的、并且特别是聚偏二氟乙烯的泡沫的方法，该方法包括以下步骤：