[发明专利]改性的氟聚合物

说明书

本发明涉及用低分子量的聚合物链转移剂改性的氟聚合物、以及这些改性的氟聚合物的用途。这些改性的氟聚合物为该氟聚合物提供了增强的特性，如增加的粘附、以及亲水特性。这些改性的官能氟聚合物在许多应用中是有用的，包括在形成电极的组合物以及隔膜组合物中作为粘合剂，用于亲水性膜以及中空纤维膜，作为水性和溶剂流延涂层用于烘烤的装饰性和保护性的涂层，以及作为氟聚合物层与不相容的聚合物层之间的结系层。

发明领域

本发明涉及用低分子量的聚合物链转移剂改性的氟聚合物、以及这些改性的氟聚合物的用途。这些改性的氟聚合物为该氟聚合物提供了增强的特性，如增加的粘附、以及亲水特性。这些改性的官能氟聚合物在许多应用中是有用的，包括在形成电极的组合物以及隔膜组合物中作为粘合剂，用于亲水性膜以及中空纤维膜，作为水性和溶剂流延涂层用于装饰性和保护性的涂层，以及作为氟聚合物层与不相容的聚合物层之间的结系层。

发明背景

氟聚合物，例如基于偏二氟乙烯CF₂＝CH₂(VDF)的那些，已知具有优异的机械稳定特性、非常大的化学惰性、低表面能、电化学稳定性、以及良好的抗老化性。这些特性在各种最终应用中被利用。

不幸地，由氟聚合物提供的这些优异的特性还可能限制其中可以使用它们的应用。例如，难于使氟聚合物结合或使它们与其他材料组合。

已经将官能团加入到氟聚合物上以便增加到其他材料上的粘附，加入某种程度的亲水性和可润湿性，并且诸如为交联和随后的化学改性提供反应活性部位。已经通过几种手段增加官能度，如，通过将官能单体与这些氟单体直接共聚合，并且通过后聚合接枝机理，如将马来酸酐接枝到聚偏二氟乙烯均聚物或共聚物上(如在US 7,241,817中描述的)，以便形成从阿科玛公司(Arkema Inc.)可得的ADX树脂。WO 2013/110740和US 7,351,498进一步描述了通过单体接枝或通过共聚合的氟聚合物的官能化。

通常使用链转移剂来控制在自由基聚合(包括在氟聚合物的聚合)中聚合物的分子量。链转移剂通过将活性中心从生长的大分子转移到其自身来发挥作用，由此产生新的活性聚合物链。

链转移剂可以在反应开始时立即全部加入，或者可以分部分加入，或者贯穿反应的整个过程连续地加入，或者以其组合加入。所加入的链转移剂的量以及其加入的模式依赖于所希望的分子量以及产生的氟聚合物的改性，但是通常以基于所使用的总单体的重量从0.1％至25％的量使用。如果链转移剂的水平太低，则将作为不可溶的凝胶形成非常高分子量的聚合物。

链转移剂总体上是小分子并且在氟单体的自由基聚合中有用的那些包括：氧合的化合物，例如醇、碳酸酯、酮、酯、以及醚，如在美国专利4,360,652中描述的；丙酮，如在美国专利3,857,827中描述的；乙酸乙酯、以及碳酸二乙酯。

可以在含卤单体的聚合反应中用作链转移剂的其他类别的化合物包括例如卤烃、和卤代烃，例如氯烃、氢氯烃、氯氟烃以及氢氯氟烃。例如在U.S.4,569,978中描述的三氯氟甲烷；以及在US 6,649,720和US 6,734,264中的乙烷和丙烷。

US 8,697,822描述了使用非常低水平的聚乙烯膦酸、聚丙烯酸、聚乙烯磺酸以及其盐作为表面活性剂用于制备氟聚合物。没有传授或建议在粘附和分子量调节上的改进，并且其在例示的非常低水平的表面活性剂下将不被提供。

出人意料地，现已发现低分子量官能化的聚合物链转移剂可以在氟单体的聚合中使用，作为控制氟聚合物分子量、以及还有为该氟聚合物提供改进的特性二者的手段。

发明概述

本发明涉及包含氟单体单元以及基于单体的总量从0.1至25重量百分比的残余官能团的改性的氟聚合物，其中所述残余官能团来自一种或多种低分子量聚合物官能链转移剂。