[发明专利]含有氧化锆纳米粒子的无定形全氟聚合物

说明书

技术领域

本发明描述了一种组合物，其包含无定形全氟聚合物和氧化锆纳米粒子。

背景技术

含氟弹性体尤其是全氟化弹性体用于遭遇恶劣环境的多种应用中，特别是暴露在高温和腐蚀性化学品下的最终用途。例如，这些聚合物通常用作航空发动机的密封剂、用于半导体制造设备、用于油井钻探装置，以及用于在高温下使用的工业设备的密封元件。

在半导体行业中，全氟弹性体在需要对NF₃等离子体具备抵抗性的工艺中使用。该行业对尤其是金属离子周围的材料纯度有严格要求。此外，如果全氟弹性体脱落的粒子能够在处理室沉积，那么该粒子应当具有一定大小，这样才可避免将缺陷引入到半导体中。

发明内容

希望确定在等离子蚀刻期间重量损失减少的全氟化弹性体。还希望确定制备含氟聚合物组合物的工艺，所述工艺减少加工步骤和/或降低加工成本。

在一个方面，描述了一种可固化含氟聚合物组合物，其包含：无定形全氟聚合物；以及氧化锆纳米粒子。

在一个实施例中，可固化含氟聚合物组合物基本上不含氧化锌。

在另一个方面，描述了一种固化制品，其包含：全氟弹性体；以及氧化锆纳米粒子。

在另一个方面，描述了一种制备制品的方法，其包括：提供无定形全氟聚合物和氧化锆纳米粒子的可固化含氟聚合物组合物；然后使组合物固化。

上述发明内容并非意图描述每个实施例。本发明的一个和多个实施例的细节还在下面的描述中示出。根据以下“具体实施方式”和“权利要求书”，本发明的其他特征、目标和优点将显而易见。

具体实施方式

如本文所用，术语：

“一个”、“一种”和“所述”可交换使用并意指一个或多个；

“和/或”用于表示一个或两个描述的情况都可能发生，例如A和/或B包括（A和B）和（A或B）；

如本文所用，“胶乳”是指聚合物粒子在水性连续相中的分散体；并且

“有机”具有本领域的常见含义，举例来说，有机化合物是含碳化合物，其中存在一些例外/排他情况，包括：二元化合物，例如碳化物、碳氧化物、二硫化碳；三元化合物，例如金属氰化物、光气、羰基硫；以及金属碳酸盐，例如碳酸钙。

另外，本文中由端点描述的范围包括该范围内所包含的所有数值（如，1到10包括1.4、1.9、2.33、5.75、9.98等）。

另外，本文中“至少一个”的表述包括一个及以上的所有数目（如至少2个、至少4个、至少6个、至少8个、至少10个、至少25个、至少50个、至少100个等等）。

本发明涉及包含氧化锆纳米粒子的无定形全氟聚合物组合物。所述无定形全氟聚合物组合物随后可以固化形成全氟弹性体制品。

本发明使用的氧化锆纳米粒子优选地基本上为球形。

氧化锆纳米粒子具有以下初级粒子平均直径：至少3nm、5nm、8nm、10nm、15nm或甚至20nm；至多约100nm、50nm、30nm或甚至25nm。本发明的组合物中所用的氧化锆纳米粒子通常是未聚集的。如果氧化锆纳米粒子是初级粒子的聚集体，那么聚集的纳米粒子的最大横截面尺寸在约3nm至约100nm、约3nm至约50nm、约3nm至约20nm或甚至约3nm至约10nm的范围内。

无机纳米粒子可呈胶态分散体形式，例如美国专利No.5,037,579（Matchett）中所述的那些。

尽管氧化锆纳米粒子可能基本上是纯的，但其可含有少量（如，少于20重量%、10重量%、5重量%、1重量%、0.5重量%、0.3重量%或甚至0.2重量%）稳定离子，例如铵离子和碱金属离子，或者其可为金属氧化物的组合，例如二氧化钛与氧化锆的组合。在一个实施例中，使用ICP（电感耦合等离子体）原子发射光谱，氧化锆纳米粒子可以包含总量少于500ppm、100ppm、50ppm、或甚至25ppm的其他金属（例如Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ti、V、Cr、Mn、Fe、CO、Ni、Cu、SN、Al、P、Sb和Mo）。

在一个实施例中，氧化锆纳米粒子的表面与有机化合物可逆地相连。

在一个实施例中，氧化锆纳米粒子可以通过离子键、氢键、范得瓦尔（Van der waals）力等与有机化合物相连。例如，具有酸端基的有机化合物（如，羧酸盐、羧酸、膦酸盐、膦酸或羟胺）可以离子键合到氧化锆纳米粒子的表面上。