[发明专利]一种提高含氟树脂粘结性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高含氟树脂粘结性能的方法，属于高分子材料领域。

背景技术

含氟聚合物主要指有机高分子主链或者侧链上有氟原子取代的高分子聚合物，是高分子材料家族中比较特殊的成员。由于C-F键的键能高达485kJ·mol/L，是所有共价键中键能最大的，是最稳定的化学键之一。大量的C-F键的存在使得聚合物具有优良的耐热性、耐腐蚀性耐候性、耐溶剂性、耐酸碱性、阻燃性、绝缘性以及低表面能，被广泛地应用在生活的方方面面。

绝大多数含氟聚合物是由含氟烯烃聚合得到的，与碳氢类聚烯烃分子的碳链呈锯齿状不同，氢原子被氟取代后，电负性大的氟原子上电子密度大，同时氟原子半径比氢原子大，导致含氟高分子主链上的C-C-C键角变小，氟原子沿碳链呈螺旋分布。而两个氟原子的范德华半径之和为2.7×10-10m，正好填满两个碳原子的空隙，形成由一层氟原子包裹内部碳原子的结构，保护聚合物免受化学腐蚀、紫外光破坏，可以用作耐候防腐涂料。但由于氟原子电负性大，极化率低，造成含氟聚合物特别是全氟聚合物的表面能很低，基本不亲水也不亲油，所以一般含氟聚合物的粘结性差，不能够直接用作涂料。

涂料用含氟聚合物一般通过与粘结剂复合或者加入改性单体改善与基材的粘结性。前者主要是用于普通粘结性差的含氟聚合物，是在应用阶段通过共混或者复合的方式将含氟聚合物与基材粘结到一起。比如日本大金公司的发明US20050147826通过聚酰胺做粘结剂，将ETFE材料粘接到不锈钢基材上作衬里材料，起到防腐的作用。在没有有效提高含氟聚合物本身的粘结性能的时候可以有效解决含氟聚合物涂覆到基材上的问题，但是通过共混或者复合，需要加入大量非含氟添加剂，不但增加了工艺流程同时非含氟添加剂影响了含氟聚合物的耐介质、耐水蒸气、耐高温等性能。

出于这方面的原因，直接加入改性单体，通过共聚合得到具有优良粘结性含氟聚合物的方法成为目前研究主要方向。韩国LG公司专利WO2010087684、日本大金公司专利US5229461以及杜邦公司专利US3445434分别采用丙烯酸酯、羟烷基乙烯基醚、乙烯基磷酸酯作为改性单体，大大提高了含氟聚合物的粘结性能。然而丙烯酸、羟烷基乙烯基醚、乙烯基磷酸酯等非含氟单体与氟化单体的共聚性不够高、链转移及链终止作用强，需要用特殊的聚合工艺，一般需要采用溶剂聚合，后处理繁琐、有机废物污染环境、成本高。

发明内容

针对现有技术在提高含氟树脂粘结性能中，利用非含氟改性单体为原料共聚性不高，聚合工艺复杂的缺陷，本发明采用特殊单体，在水性聚合反应体系中，通过共聚大大提高含氟树脂的粘结性能。

本发明提供一种提高含氟树脂粘结性能的方法，包括以下步骤：

1)在反应釜中加入为其体积60～70％的去离子水、乳化剂、石蜡等反应助剂；控制反应釜内氧含量在30ppm以下，升温至20～160℃，优选40～120℃；

2)向反应釜加入由(a)、(b)、(c)组成的混合单体及自由基引发剂至反应釜内压力达到0.5～6.0MPa，优选1.0～5.0MPa，引发聚合反应；

3)反应过程中不断补加气态单体维持反应釜压力不变直至反应结束，将反应体系降至室温，回收未反应的单体，放出乳液，分离回收石蜡；

4)将所述乳液通过凝聚、洗涤、分离、干燥，得到粉状含氟树脂。

本发明利用共聚性高的改性单体，水性体系下的自由基引发聚合，采用半连续聚合方式，可有效提高含氟树脂粘结性能，通过划格实验测试可达到0级。

本发明中，所述单体(a)、(b)、(c)按物质的量计为50～99.8：0.1～40：0.01～9.9；优选为50～99：1～39：0.1～9。

其中，所述单体(a)选自四氟乙烯(TFE)、三氟乙烯(CTFE)或偏氟乙烯(VDF)中的一种。