[发明专利]非粉化防粘/耐磨涂层

说明书

本申请是由相同发明人于1994年3月2日提交的待审批的美国专利申请序列号No.08/204,933的部分继续申请。

                       发明领域

本发明涉及含有低分子量碳氟聚合物和热稳定的、高熔点的、基本上非碳氟聚合物的防粘涂层。

                       发明背景

美国专利3,956,000公开了由一种或多种单体，其中至少一种是碳氟单体，的直接聚合反应，包括共聚反应来制备该专利中称为蜡的低分子量碳氟聚合物的方法。因为这种聚合反应是在链转移剂存在下进行到低分子量，所以这种聚合反应称为调聚反应。低分子量碳氟聚合物是在含水分散聚合体系中制备的，使用公知的、且通常用于含水分散体中四氟乙烯均聚反应的引发剂和乳化剂。所公开的引发剂由多种化合物构成，形成一种氧化还原体系，特别是诸如在该专利实例的调聚方法中所用的过硫酸铵/亚硫酸氢钠。然后低分子量聚合物从分散体中分离出来，并以粉末形式得到。

如上所述的直接聚合的低分子量碳氟聚合物的主要用途是与热稳定的、高熔点的基本上非碳氟聚合物混合形成涂料组合物，从液相介质涂布到典型地以辊状或卷材状提供的干净金属板材表面上。涂层经干燥，然后烘烤使涂层熔合，其中非碳氟聚合物在金属板表面上形成了耐磨表面，而碳氟聚合物则提供涂层的防粘性能，使得从这种板材加工的制品可以应用在诸如烘烤器具中。这种加工通常是由板材冲压成型材，然后将这些型材成形为所希望的制品，如通过弯曲和/或折弯。遗憾的是，由这种涂布板材的精密处理来获得所希望的加工制品时会在加工设备上形成蜡状的聚集，它来自于金属板材上的涂层。为了清除加工设备上的蜡状聚集，必须周期性地停止加工操作。

                       发明概述

已经确定在前面所说的加工设备上的蜡状聚集主要是来自涂层表面的低分子量碳氟聚合物。按照下面所叙述的方法，将一种特殊的胶带贴在该表面上并从该表面上撕下来，从而确定聚合物是来自涂层表面的。如果在涂层表面通过裸眼可见胶带的痕迹，则该涂层可以描述为具有粉化特性。如果在涂层表面通过裸眼见不到胶带的痕迹，则涂层是非粉化的。因此粉化意指涂层表面的很少部分由胶带的粘结而脱除。胶带脱除的只是涂层表面的很少部分这一事实从表面的手觉是明显的；即，对应于胶带的痕迹，表面上无压痕可由触摸察觉。在进行粉化胶带试验之前，涂层是平滑有光泽的；粉化并不是指涂层有混浊的外观或其上面有粉状的涂料。如果除去胶带之后可以察觉到胶带的痕迹，则与其余的涂层相比，其外观光泽降低。这种胶带试验结果的影响在涂布板材的加工过程中是可观察到的。如果胶带试验表明涂层是非粉化的，那么在加工设备上基本上没有蜡状聚集。如果涂层是粉化的，那么在加工设备上就有蜡状聚集。

本发明提供一种基质防粘涂层，它含有高熔点的基本上非碳氟聚合物和低分子量碳氟聚合物，其中碳氟聚合物由专门的聚合方法制备，该方法使涂层基本上是非粉化的。因此本发明也提供一种改进的有涂层的制品的加工方法，其中使用了本发明改进的防粘涂层，基本上避免了在加工设备上的蜡状聚集。

这种专门聚合方法从下述意义上来说是常规的：在含有必不可少的组分单体、引发剂、分散剂和链转移剂的含水介质中进行聚合以得到所希望的低分子量。该方法的特殊方面在于本发明的下述发现，即当聚合反应在有效量的一种或多种选自下列的添加剂：

(i)烃羧酸及其盐、酯和过氧化物，

(ii)烃磺酸及其盐和酯，

(iii)链烷醇及其酯，和

(iv)酮，的存在下进行时，这些添加剂基本上能避免在制得的低分子量碳氟聚合物掺入到防粘涂料后发生粉化。

令人惊奇的是，当低分子量碳氟聚合物通过这种改进的聚合方法来制备，然后与基本上非碳氟聚合物共混形成防粘涂料后，其涂层基本上不粉化。

本发明也提供了能获得改进的非粉化结果的涂料组合物。

在本发明的另一个具体实施方案中，分散剂是一种特殊的也含有C-H键的氟代表面活性剂，并且这种表面活性剂可以用作可供选择的添加剂(v)或除了上面提到的添加剂(i)-(iv)之外的添加剂。

添加剂(i)-(v)中的每一种都具有一定程度的链转移活性，但效果较差，所以，与那些常用的链转移剂所能达到的效果相比，这种添加剂本身对分子量的影响非常小。因此，本发明的聚合反应方面涉及使用链转移剂的组合，即常用于制备低熔体粘度聚合物的相对强的或非极性主要链转移剂与作为次要链转移剂的上述添加剂进行组合。