[发明专利]一种化学表面接枝聚四氟乙烯微粉的制备方法

说明书

本发明公开了本发明化学表面接枝聚四氟乙烯微粉的制备方法通过在有氧空气气氛的条件下通过电子束辐照聚四氟乙烯，粉碎后获得聚四氟乙烯微粉，所获得的聚四氟乙烯微粉表面带有羧酸基团，再利用化学修饰的方法，在聚四氟乙烯微粉表面首先接枝能够引发自由基的引发剂，再通过原子转移自由基聚合实现表面聚合物接枝，克服了传统自由基聚合方法需要在无氧的条件下辐照或使用新鲜辐照的聚四氟乙烯微粉，对于产生的自由基已经转化羰基的聚四氟乙烯微粉采用该方法也能通过自由基聚合实现表面接枝。

技术领域

本发明涉及一种聚四氟乙烯微粉的制备技术，尤其涉及化学表面接枝聚四氟乙烯微粉的制备方法，属于高分子材料改性技术领域。

背景技术

聚四氟乙烯(PTFE)是一种性能优异的工程塑料，有“塑料王”的美誉。主要是由于聚四氟乙烯由高键能的C-F键所形成，C-C骨架受到F原子的保护，形成低表面能的保护层，具有极小的摩擦系数，同时具有极好的耐酸碱、耐热、耐候等性能。目前已经应用于如防腐、耐磨、工程塑料等领域。聚四氟乙烯微粉为尺寸在亚微米或微米级的聚四氟乙烯细微颗粒构成，具有与普通聚四氟乙烯同样的使用温度范围、耐候性、耐化学药品性、滑动性、不粘性。

聚四氟乙烯微粉常被作为塑料、橡胶、润滑油、油墨、涂料的防粘、减摩添加剂使用。通常聚四氟乙烯微粉通过电子束等辐照的方法将高分子量的聚四氟乙烯转化为低分子量，再经过粉碎来制备。PTFE辐照时，会经历脱氟的过程形成大分子自由基(R·)。如果在高温无氧熔融态的情况下，这些自由基会实现双基终止，形成交联PTFE或树枝化的结构。在常温条件下这些自由基会进一步失活，形成三氟甲基(-CF3)和双键(—CF＝CF2)。如果PTFE辐照发生在室温空气气氛中，产生的自由基会进一步产生羰基(-C＝O)如酰氟基(-COF)，酰氟基进一步水解生成羧酸(-COOH)。这些产生的少量的极性基团可以辅助聚四氟乙烯微粉在溶剂和基底中的分散，但效果并不显著。为了进一步提高聚四氟乙烯微粉在溶剂及基底中的分散，需要对聚四氟乙烯微粉的表面进行改性处理。

在现有的表面改性技术中，2012年9月20日申请的中国专利CN102977276A公开了一种水性聚四氟乙烯微粉的制备方法，利用辐照聚四氟乙烯产生的过氧化物自由基，引发丙烯酸聚合在聚四氟乙烯微粉表面接枝聚丙烯酸，获得比较稳定的水性聚四氟乙烯微粉分散液，可以用于水性涂料的添加。2014年3月19日申请的中国专利CN103923264A公开了一种亲水亲油聚四氟乙烯微粉及制备方法，在无氧条件下辐照聚四氟乙烯粉碎，在水和醇的混合溶剂中，加入表面活性剂、亲水单体、亲油单体、阻聚剂等，通过自由基聚合接枝亲水、亲油聚合物。这些技术主要利用自由基聚合方法对聚四氟乙烯微粉表面进行接枝处理，需要辐照时产生稳定的自由基，比如需要在无氧的条件下辐照、或使用新鲜辐照的物料，而对于产生的自由基已经转化羰基的聚四氟乙烯微粉将不再适合，需要开发新的表面接枝方法。

发明内容

本发明提供了一种化学表面接枝聚四氟乙烯微粉的制备方法，用以解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

步骤(一)：辐照聚四氟乙烯微粉制备。

在有氧的空气气氛中，利用电子加速器辐照聚四氟乙烯，然后，用气流粉碎机进行粉碎，制备粒径1-20μm的辐照聚四氟乙烯微粉，优选的，本发明所述辐照聚四氟乙烯微粉粒径在2-5μm。

本发明所述聚四氟乙烯来源为悬浮聚四氟乙烯树脂、分散聚四氟乙烯树脂，以及模铸产生的聚四氟乙烯边角料、回料经过破碎处理等原料。

将辐照粉碎生产的辐照聚四氟乙烯微粉在通风环境下堆放大约一个月及以上，所制备的微粉基本没有气味挥发，说明辐照聚四氟乙烯微粉酰氟键基本转化为羧基。

步骤(二)：引发剂表面接枝的聚四氟乙烯微粉。