[发明专利]一种三元共聚聚四氟乙烯树脂、其制备方法和其浓缩分散液

说明书

技术领域

本发明涉及四氟乙烯共聚物领域，具体涉及一种三元共聚的聚四氟乙烯树脂、其制备方法以及其浓缩分散液。

背景技术

聚四氟乙烯树脂是具有优异综合性能的工程塑料，根据其聚合工艺不同分为悬浮树脂和分散树脂，但无论何种聚四氟乙烯树脂都因其熔融粘度极大而不能进行熔融加工，这限制了聚四氟乙烯树脂的应用领域。

聚四氟乙烯水分散液可通过喷涂、浸渍等方法，在织物、金属等表面形成具有化学稳定性、不粘性、耐候性、防水防油、透明性优越的膜，可广泛用于从家庭应用到工业用品乃至航空航天用品，如电饭锅内壁、电熨斗底部的非粘性涂膜，食品工艺上的贮藏器皿、住宅装饰、包装机械等的不粘性涂装，各种橡胶、塑料成型模具内壁的非粘性涂装，造纸工业、纺织工业的滚筒、复印机滚筒的非粘性涂装，汽车零部件和计算机零部件的非粘性涂装等等。

以聚四氟乙烯乳液为基料的含氟涂料，由于氟原子的原子半径小、电负性大、极化率小，氟原子与碳原子形成的共价键键长极短、键能极大，使之宏观性能表现为高度的热稳定性、耐候性、耐腐蚀性和防粘性。但由于其在熔融温度下不流动，不溶于绝大多数有机溶剂，与基材粘附性差，涂装后需高温烧结，难以获得无针孔涂膜，从而限制了其应用领域。长期以来，聚四氟乙烯的研究开发者针对这些问题，对四氟乙烯的聚合工艺、配方、合成技术、共混、涂装技术等方面进行了大量的研究，并取得了可喜的成就。特别是含氟单体共聚开发成功，为合成高性能、多功能的四氟涂料开拓了新的途径，并使四氟涂料一跃而跻身于通用涂料之列。大大的拓宽了含氟涂料的应用领域。

CN1151994A公开了一种四氟乙烯三元共聚物的制备方法，主要是用作树脂挤出加工，采用TFE/HFP/PEVE三元共聚，聚合压力高，达到4.2MPa，所得聚合物树脂具有较好的抗挠曲性能。

CN1754894公开了一种改性聚四氟乙烯水分散液的制备方法，主要通过改性单体改性改善水分散液的成膜性能，聚合过程中通过压力变化调整粒子结构，发明中强调改性单体的改性作用，粒子中改性单体含量很少，为PTFE的0.1~1.0wt%。水分散液相对于PTFE浓缩分散液来说，对加工过程的条件要求仍很严格，需高温烧结成型，因此作为水性涂料的加工性能并未得到改善。

发明内容

为克服现有聚四氟乙烯树脂在性能上的缺陷和应用上的限制，本发明的目的是提供一种三元共聚聚四氟乙烯树脂。

本发明的另一目的是提供一种三元共聚聚四氟乙烯树脂的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种三元共聚聚四氟乙烯浓缩分散液。

本发明提供的三元共聚聚四氟乙烯树脂，由四氟乙烯、含氟烯烃和全氟（烷基乙烯基醚）共聚形成；其中，含氟烯烃的质量百分比为2.0～4.5%，全氟（烷基乙烯基醚）的质量百分比为2.0～4.5%。

所述全氟（烷基乙烯基醚）（PAVE）为全氟（甲基乙烯基醚）（PMVE）、全氟（乙基乙烯基醚）（PEVE）或全氟（丙基乙烯基醚）（PPVE）。

所述含氟烯烃为偏氟乙烯、三氟乙烯、三氟氯乙烯、五氟丙烯或六氟丙烯。

本发明采用了PAVE作为共聚单体，分子末端有烯基醚结构，与氟烯烃（包括四氟乙烯和含氟烯烃共聚单体）有良好的共聚性，分子中氧烷基单元组成醚链具有良好的亲水性，因此形成的分散液稳定性好，但氧烷基重复单元过多，会造成聚四氟乙烯水分散液的涂抹耐候性和耐水性下降，因此，在共聚物中适量添加PAVE，既保证了涂膜的耐候性和耐水性，又能保证水分散液的稳定性。优选的全氟（烷基乙烯基醚）为PPVE，与PMVE、PEVE相比，一方面，PPVE分子链更长，更能降低共聚物的结晶度，另一方面，在相同的反应条件下，PPVE在水介质中的溶解度更大，更有利于其参与共聚反应，而且PPVE竞聚率比TFE低，反应过程更温和，温度更容易控制，工艺的重复性更好。

本发明提供的三元共聚聚四氟乙烯树脂的制备方法为：在水介质中，将四氟乙烯、含氟烯烃及全氟（烷基乙烯基醚）的单体进行共聚反应形成所述聚四氟乙烯树脂；其中，所述共聚反应的反应温度为50～80℃，反应压力为1.0～2.0MPa。

优选地，所述制备方法包括以下步骤：

（1）向反应釜中加入水、碱性缓冲剂和分散剂，搅拌均匀；

（2）加入四氟乙烯单体使所述反应釜内的压力为0.01～0.1MPa，然后再加入含氟烯烃单体、全氟（烷基乙烯基醚）单体、链转移剂及引发剂；

（3）将反应釜升温至50～80℃，加入四氟乙烯单体使所述反应釜内的压力升至1.0～2.0MPa开始聚合反应；