專利名稱:含有聚四氟乙烯的組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本公開物一般性涉及含有聚四氟乙烯(PTFE)的組合物或粉末,以及制備該組合物或粉末的新型方法、工藝和技術(shù)。更具體地說,本公開物涉及具有PTFE型核與苯乙烯-丙烯腈(SAN)型殼的組合物和粉末,以及制備該組合物和粉末的方法、工藝和技術(shù)?!?br>
背景技術(shù):
聚四氟乙烯(PTFE)是具有各種各樣的應(yīng)用和用途的四氟乙烯的合成氟聚合物。PTFE通常也被稱為特氟隆(Teflon)。PTFE是包括碳和氟原子的高分子量化合物。PTFE是耐熱的、延性的和疏水性的(即,缺少極性基團(tuán)并且因此不溶于水和不具有吸水性能)。碳-氟鍵的高強(qiáng)度使得PTFE —般表現(xiàn)為非常的無反應(yīng)活性,因此PTFE常常用于制造為反應(yīng)性和/或腐蝕性化學(xué)品所用的容器和管道。另外,PTFE的氟原子的高電負(fù)性引起PTFE顯示出減輕的倫敦分散力,因此PTFE對于任何其它固體具有低的(例如,顯著低的)摩擦系數(shù)。因此,PTFE可作為潤滑劑用于減少機(jī)器(或機(jī)器零件)的摩擦、磨損和能量消耗。還有許多現(xiàn)有的制備具有各種的固相添加劑的合成聚合物樹脂的均勻混合物的方法和技術(shù)。例如美國專利US4,649,168 (Kress等人)公開了 PTFE顆粒在芳族聚碳酸酯樹脂型模塑組合物中的分散體。該分散是通過PTFE水乳液和芳族聚碳酸酯樹脂的摻混和隨后該乳液-混合物的凝聚來進(jìn)行的。然而,盡管US 4,649,168的方法得到了 PTFE在聚碳酸酯樹脂中的精細(xì)分散體,但是分散的程度一般取決于許多的變量,各變量需要精密控制。因此,在PTFE組合物的可加工性上,以及在從該PTFE組合物制造的產(chǎn)品上,存在著與US4, 649,168相關(guān)聯(lián)的各種限制。另外,歐洲專利文件ΕΡ-Α-0,166,187描述了含有PTFE的粉末組合物。ΕΡ-Α-0, 166,187的粉末是通過將PTFE的分散體與接枝PTFE的膠乳混合、過濾和干燥以獲得粉末而獲得的。然而,通過共沉淀所獲得的現(xiàn)有粉末(也稱為共凝聚或共絮凝粉末)傾向于顯示出高的自粘趨勢,特別當(dāng)該粉末具有高的PTFE含量(例如,25wt%或更高)時。因此,這些粉末一般不能自由地流動,因此使得此類粉末難以處置、加工和/或儲存。還有制備或生產(chǎn)PTFE型或含有PTFE的組合物(例如,粉末)、添加劑、和產(chǎn)品的幾種不同的現(xiàn)有方法、工藝和技術(shù)。然而,對于這些現(xiàn)有的方法和技術(shù)還有各種的缺陷、缺點和/或限制。具體地說,制備PTFE型或含有PTFE的組合物、添加劑或產(chǎn)品的許多現(xiàn)有技術(shù)方法常常是復(fù)雜的和/或高成本的。此外,現(xiàn)有的PTFE型或含有PTFE的組合物、粉末和添加劑一般與相對于可加工性和/或儲存而言的困難和/或限制有關(guān)。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開物的第一方面,公開了包括聚合過程和絮凝過程的一種制備核-殼聚四氟乙烯的方法。該聚合過程包括將聚四氟乙烯引入到反應(yīng)器中,將乳化劑加入到反應(yīng)器中,該乳化劑包括氫氧化鉀和SN-100 (油酸和硬脂酸),將催化劑加入到反應(yīng)器中,然后將苯乙烯單體、丙烯腈單體以及苯乙烯和丙烯腈的共聚物加入到該反應(yīng)器中。該聚合過程生產(chǎn)出具有SAN膠乳的核-殼聚四氟乙烯。絮凝過程使用由聚合過程生產(chǎn)的具有SAN膠乳的核-殼聚四氟乙烯、凝聚劑、顏色穩(wěn)定劑和抗氧化劑。具有SAN膠乳的核-殼聚四氟乙烯在約85 - 90°C之間的溫度下被添加到凝聚劑、顏色穩(wěn)定劑和抗氧化劑中。隨后,溫度被提高至在約90°C和100°C之間以便推進(jìn)該絮凝過程。該絮凝過程生產(chǎn)具有SAN粉末的核-殼聚四氟乙烯。根據(jù)本公開物的第二方面,公開了具有苯乙烯-丙烯腈組合物的核-殼聚四氟乙烯,它包括包含聚四氟乙烯的核和包含苯乙烯-丙烯腈粉末的殼。核-殼聚四氟乙烯是通過聚合過程和絮凝過程來生產(chǎn)的。該聚合過程生產(chǎn)出包含具有SAN膠乳的核-殼聚四氟乙烯的中間產(chǎn)品,而絮凝過程生產(chǎn)出具有苯乙烯-丙烯腈組合物的核-殼聚四氟乙烯。
下面參考附圖來提供本公開物的實施方案的敘述,其中
圖I是制備或生產(chǎn)根據(jù)本公開物的特定實施方案的包括具有聚四氟乙烯型核和苯乙烯/丙烯腈型殼的顆粒物的組合物或粉末的方法的流程圖。圖2a是現(xiàn)有PTFE粉末的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。圖2b是本公開物的一個實施方案的核-殼PTFE型粉末的SEM照片。表I示出了根據(jù)本公開物的一個實施方案的阻燃劑組合物(A)的組成。表2列出了表I的阻燃劑組合物㈧的許多性能。表3示出了根據(jù)本公開物的一個實施方案的阻燃劑組合物(B)的組成。表5列出了表3的阻燃劑組合物⑶的許多性能。表6列出了用于根據(jù)本公開物的一個實施方案的聚合過程中的反應(yīng)物。表7列出了用于根據(jù)本公開物的實施方案的絮凝過程/反應(yīng)中的反應(yīng)物。
具體實施例方式本公開物的實施方案涉及生產(chǎn)、制備或制造聚四氟乙烯(PTFE)組合物、粉末、物質(zhì)和/或添加劑的新型方法、工藝或技術(shù)。更具體地說,本公開物的大部分實施方案涉及生產(chǎn)、制備或制造包括核-殼顆粒的組合物或粉末的方法、工藝或技術(shù),該核-殼顆粒具有PTFE型核和苯乙烯/丙烯腈(SAN)型殼。根據(jù)本公開物的實施方案所制造的組合物或粉末能夠稱作核-殼PTFE型粉末(或接枝特氟隆粉末)。由本公開物的各種實施方案所提供的核-殼PTFE型粉末與其它聚合物和/或塑料或塑料組合物之間,更具體地說與粉末型SAN聚合物、丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯(ABS)聚合物和苯乙烯型聚合物(PS)之間,具有非常良好的、良好的或相對良好的相容性。大部分實施方案的方法、工藝或技術(shù)包括乳液聚合過程或反應(yīng)(也稱為聚合過程)以生產(chǎn)中間產(chǎn)品,隨后是絮凝過程或反應(yīng)以生產(chǎn)作為最終產(chǎn)品或所得產(chǎn)品的核-殼PTFE型粉末(或接枝特氟隆粉末)。該聚合過程包括將PTFE,更具體地說PTFE的分散體(例如,水分散體),與丙烯腈和苯乙烯(SAN)共聚物或SAN粉末進(jìn)行接枝、相互作用、反應(yīng)或摻混。PTFE(例如,PTFE的水分散體)與丙烯腈和苯乙烯(SAN)共聚物的接枝能夠促進(jìn)或?qū)崿F(xiàn)該中間產(chǎn)品,更具體地說具有SAN膠乳的核-殼PTFE的形成或制備。
在后續(xù)的絮凝過程中,具有SAN膠乳的核-殼PTFE(或中間產(chǎn)品)與絮凝劑(或凝聚劑)反應(yīng)以生產(chǎn)所得產(chǎn)品或最終產(chǎn)品(即,核-殼PTFE型粉末)。核-殼PTFE型粉末包括以PTFE為基礎(chǔ)的核(或PTFE核)和SAN的殼(或SAN殼)。本公開物的實施方案的核-殼PTFE型粉末呈現(xiàn)固體狀態(tài)或形式,因此能夠與其它塑料或塑料型粉末容易地、更容易地或更好地混合,以制造或生產(chǎn)塑料制品。在許多實施方案中,核-殼PTFE型粉末與粉末型SAN、ABS和PS聚合物相容,這歸因于丙烯腈和苯乙烯(SAN)共聚物在PTFE核的表面上的存在和/或影響。因此,還有在本公開物的各種實施方案的核-殼PTFE型粉末與各種現(xiàn)有和/或普通的塑料或塑料型粉末之間所實現(xiàn)或建立的良好均勻性。這使得本公開物的實施方案的核-殼PTFE型粉末可以與許多現(xiàn)有的塑料或塑料型粉末一起使用和/或應(yīng)用。另外,由各種實施方案得到的核-殼PTFE型粉末在塑料產(chǎn)品的制造或生產(chǎn)中作為添加劑的使用能夠獲得具有增強(qiáng)的機(jī)械性能(例如,提高的機(jī)械強(qiáng)度和/或更好的潤滑性能)的塑料產(chǎn)品。下面參考圖I來詳細(xì)地描述制備、生產(chǎn)和/或制造包括具有PTFE型核和SAN殼的顆粒(也稱作核-殼PTFE型粉末)的聚四氟乙烯(PTFE)型組合物、粉末、物質(zhì)和/或添加劑的方法、工藝和/或技術(shù)的代表性方面。由本公開物提供的實施方案不妨礙其中在本文·所述的各種實施方案中存在的特殊的主要功能性、技術(shù)性、結(jié)構(gòu)性和/或操作性原理是所希望有的那些應(yīng)用。方法或工藝100實施方案的各個方面圖I是制備或生產(chǎn)根據(jù)本公開物的具體實施方案的粉末的工藝100的流程圖,該粉末包括具有聚四氟乙烯(PTFE)型核和苯乙烯/丙烯腈(SAN)殼的核-殼顆粒。聚合過程在第一個工藝部分110中,進(jìn)行聚合過程,更具體地說那些應(yīng)用、采用或使用接枝過程或技術(shù)的聚合過程。接枝過程是現(xiàn)有技術(shù)中已知的并且例如描述于EmulsionPolymerization Theory and Practice, D. C. Blackley, Applied Science PublishersLtd, London, 1975。許多或一組的不同試劑或反應(yīng)物是該聚合過程所需要的或所使用的。在許多的實施方案中,該組試劑或反應(yīng)物包括PTFE,更具體地說PTFE的水性分散體。另外,用于聚合過程中的該組試劑或反應(yīng)物包括苯乙烯/丙烯腈共聚物、苯乙烯單體、丙烯腈單體、SN100 (油酸和硬脂酸)(例如,由Nippon Oils&Fats Co. Ltd. Japan制造的SN 100)、過硫酸鉀(K2S2O8)和氫氧化鉀(KOH)(例如,由 AGC Chemical (Thailand) Co.,Ltd 制造的 K0H)。用于聚合過程的該組反應(yīng)物中的各反應(yīng)物的相對量和/或濃度能夠進(jìn)行選擇和改變,例如,根據(jù)反應(yīng)的目標(biāo)速度和/或經(jīng)由第一個工藝部分110所形成的中間產(chǎn)品的目標(biāo)或預(yù)期相對組分組成。在許多的實施方案中,該組試劑包括約45wt%_55wt%(例如,約50wt%)的PTFE,約10wt%-20wt%(例如,約15wt%)的苯乙烯/丙烯腈(SAN)共聚物,約22. 5wt%-27. 5wt%(例如,約26. 25wt%)的苯乙烯單體,以及約7. 5wt%-10wt%(例如,約8. 75wt%)的丙烯腈單體。該組試劑能夠包括樹脂(該樹脂包括PTFE和SAN的乳液以及苯乙烯單體和丙烯腈單體。該組試劑能夠進(jìn)一步包括至少約I份/每百份樹脂(phr)的SN 100,例如約I. 5phr的SN100。另外,該組的試劑能夠包括約0. 25phr和0. 5phr之間的K2S2O8,更具體地說約O. 30phr和0. 35phr之間的K2S208。此外,該組試劑能夠包括約O. 300phr和O. 320phr之間的KOH,更具體地說約O. 3IOphr和O. 315phr之間的KOH。第一個工藝部分110,更具體地說第一個工藝部分110的聚合過程,是在反應(yīng)器例如20升反應(yīng)器中進(jìn)行或?qū)嵤┑???梢岳斫獾氖牵煌w積的其它反應(yīng)器也能夠用于該聚合過程中。許多實施方案的工藝100能夠?qū)τ诤?殼PTFE型粉末的工業(yè)制造或生產(chǎn)來說容易地和/或方便地確定規(guī)模。在許多的實施方案中,PTFE是以具有約60%的總固體含量的懸浮液或水性分散體的形式被引入反應(yīng)器中。苯乙烯和丙烯腈的共聚物(即,SAN共聚物)能夠作為乳液被添加到反應(yīng)器中。在PTFE以及苯乙烯和丙烯腈的共聚物被添加到反應(yīng)器中之后,該反應(yīng)器的內(nèi)容 物能夠通過使用攪拌器或攪動器攪拌來混合和/或均化。反應(yīng)器的溫度能夠通過使用加熱系統(tǒng)例如熱蒸汽夾套系統(tǒng)被提高到約60°C和70°C之間,例如約65°C。其它加熱系統(tǒng),例如現(xiàn)有技術(shù)中已知的加熱系統(tǒng)或加熱器,也能夠用于改變和/或維持該反應(yīng)器的溫度。當(dāng)溫度已經(jīng)提高,并且維持在升高的溫度(例如,在約60°C和70°C之間)時,苯乙烯單體和丙烯腈單體中的每一種然后以溶液形式被添加到反應(yīng)器中。另外,K2S2O8能夠被添加到在反應(yīng)器溫度提高(例如,到約60°C和70°C之間)之后的反應(yīng)器中。K2S2O8用作該聚合過程的催化劑。K2S2O8能夠作為水溶液被加入該反應(yīng)器中。緊接著或基本上緊接著在達(dá)到預(yù)期或目標(biāo)溫度之后,將K2S2O8加入到反應(yīng)器中。在幾個實施方案中,苯乙烯單體和丙烯腈單體中的每一種緊接著或基本上緊接著在達(dá)到預(yù)定或目標(biāo)反應(yīng)器溫度(例如,約65°C)之后被添加到反應(yīng)器中。更具體地說,預(yù)定量的苯乙烯單體和丙烯腈單體(或者總量或最終量的苯乙烯單體和丙烯腈單體當(dāng)中的特定百分比)能夠在達(dá)到預(yù)定或目標(biāo)反應(yīng)器溫度之后首先被添加到反應(yīng)器中。例如,總量或最終量的苯乙烯單體和丙烯腈單體當(dāng)中的約5wt%-20wt%(例如,約10wt%)能夠在達(dá)到預(yù)定或目標(biāo)反應(yīng)器溫度之后緊接著或基本上緊接著被添加到反應(yīng)器中。另一預(yù)定量的苯乙烯單體和丙烯腈單體,或者總量或最終量的苯乙烯單體和丙烯腈單體當(dāng)中的剩余量,然后經(jīng)過4小時一 5小時之間的時間,例如約4. 5小時,被添加到反應(yīng)器中。SN 100和KOH也被添加到反應(yīng)器中。SN 100和KOH能夠一起發(fā)揮功能,并且能夠因此稱作一種控制乳液體系(或乳化劑)。該乳化劑(即,SN 100和KOH的混合物)能夠在K2S2O8添加到反應(yīng)器中之后被添加到該反應(yīng)器中。在幾個實施方案中,該乳化劑(即,混合物SN 100和Κ0Η)能夠經(jīng)過約4小時和5小時之間的時間,例如約4. 5小時,被引入其中。在多個實施方案中,苯乙烯單體和丙烯腈單體,與乳化劑在反應(yīng)器中的引入一起,經(jīng)過4. 5小時的時間被引入到反應(yīng)器中。在乳化劑(即,SN 100和KOH的混合物)添加到反應(yīng)器中的過程中,反應(yīng)器的溫度能夠維持在約60°C和70°C之間,例如在約65°C。在本公開物的多個實施方案中,在催化劑(即,K2S2O8)引入到反應(yīng)器中和乳化劑(即,SN 100和KOH的混合物)引入到反應(yīng)器中的每一次引入操作的過程中,苯乙烯和丙烯腈的單體溶液能夠被添加到反應(yīng)器中。更具體地說,苯乙烯的單體溶液和丙烯腈的單體溶液的約5wt%-20wt%,例如約10wt%,能夠與催化劑(即,K2S2O8)同時被添加到反應(yīng)器中;以及這兩種單體溶液的約80wt%-95wt%,例如約90%,(即,剩余部分),能夠隨后與乳化劑(即,SN 100和KOH)同時添加到反應(yīng)器中。在乳化劑(即,混合物SN 100和Κ0Η)的添加之后,反應(yīng)器的溫度能夠提高,例如提高了約2V -5V (例如,從約65°C提高到約68°C )。提高或升高的溫度能夠保持約2小時和3小時之間,例如約2. 5小時。通過將該溫度保持所述的時間(例如約2. 5小時),第一個工藝部分110的聚合過程能夠完成。該反應(yīng)器然后被冷卻。在本公開物的許多實施方案中,第一個工藝部分110生產(chǎn)出中間產(chǎn)品,更具體地說核-殼PTFE型膠乳。核-殼PTFE型膠乳包括核-殼顆粒,其具有PTFE型核和包圍或至少基本上包圍該PTFE型核的SAN型殼。核-殼PTFE型膠乳(或該中間產(chǎn)品)作為懸浮液、乳液或溶液存在。本公開物進(jìn)一步包括在制造或生產(chǎn)核-殼PTFE型粉末(B卩,最終或所得產(chǎn)品)的聚合過程之后使用或進(jìn)行絮凝過程。核-殼PTFE型粉末是以固體狀態(tài)或至少基本上固體狀態(tài)存在。在幾個實施方案中,固體核-殼PTFE型粉末與其它塑料粉末之間具有提高的相容 性,因此增強(qiáng)或提高了,例如在塑料或塑料型產(chǎn)品的制造的配混過程中,與固體核-殼PTFE型粉末和其它塑料粉末的混合相關(guān)的容易性和/或效率。另外,本公開物詳細(xì)描述了在制造或生產(chǎn)核-殼PTFE型膠乳(或中間產(chǎn)品)的聚合過程的一個或多個部分中的新型的溫度、試劑組合、相對試劑濃度和/或量,和/或持續(xù)時間。在聚合過程的一個或多個部分中的此類新型的溫度、試劑組合、相對試劑濃度和/或量、和/或持續(xù)時間的使用能夠有利于或允許生產(chǎn)具有顯著地、令人吃驚地和/或出乎意料地增強(qiáng)的性能或特性的核-殼PTFE型粉末(或最終產(chǎn)品)。絮凝過程在第二個工藝部分120中,進(jìn)行絮凝過程或反應(yīng)。該絮凝過程或反應(yīng)是通過使用一組絮凝試劑或反應(yīng)物來進(jìn)行的。絮凝一般被定義為一種過程,據(jù)此,在懸浮液中形成膠體(或懸浮在液體中)。在絮凝過程中,細(xì)的顆粒物以絮凝物的形式一起聚結(jié)或凝塊。換句話說,單個的分散顆粒在絮凝過程中聚結(jié)或簇集在一起。該絮凝物可以漂浮或聚集在液體的頂部或沉降在液體的底部,并且能夠經(jīng)由過濾過程被分離或收集。該組絮凝反應(yīng)物包括由第一個工藝部分110所形成或生產(chǎn)的中間產(chǎn)品(即,核-殼PTFE型膠乳)。另外,該組絮凝反應(yīng)物包括凝聚劑、顏色穩(wěn)定劑以及抗氧化劑物質(zhì)、化合物或組合物。在幾個實施方案中,該顏色穩(wěn)定劑包括焦磷酸四鈉(TSPP)、甲醛合次硫酸氫鈉(SFS)、和/或氫氧化鉀(KOH)。另外,該抗氧化劑物質(zhì)是,或包括抗氧化劑-aquanoxLDLA,并且該凝聚劑包括無水硫酸鎂(MgSO4. 7H20)和磷酸(H3PO4)。在幾個實施方案中,該組絮凝反應(yīng)物包括100wt%的具有SAN膠乳的核-殼PTFE。另外,該組絮凝反應(yīng)物能夠包括約O. 08phr-0. 12phr,例如約O. Iphr的TSPP,約O. 08phr-0. 12phr,例如約 O. Iphr 的 SFS,約 O. 18phr-0. 25phr,例如約 O. 2 Iphr 的 Κ0Η,約8. 470phr-8. 480phr之間,例如約8. 474phr的軟化水或除去礦物質(zhì)的供水(WDS),約O. 5phr-0. 7phr,例如約 O. 6phr 的抗氧化劑-aquanox LDLA,約 5. 020phr-5. 030phr,例如約5. 025phr 的 MgSO4. 7H20,以及約 I. 670phr_l. 680phr,例如約 I. 675phr 的 H3PO4。該軟化水能夠用作TSPP、SFS和/或KOH的溶劑。
在多個實施方案中,該絮凝過程能夠如下來開始通過將核-殼PTFE型粉末(也稱為中間產(chǎn)品或接枝PTFE膠乳)與顏色穩(wěn)定劑和抗氧化劑物質(zhì)一起混合,從而制備膠乳母膠。如以上所述,顏色穩(wěn)定劑溶液能夠包括TSPP、SFS和Κ0Η??寡趸瘎┪镔|(zhì)是,或包括,抗氧化劑 aquanox LDLA。在許多的實施方案中,該絮凝過程是在反應(yīng)器、例如15升反應(yīng)器中發(fā)生或進(jìn)行的。絮凝過程的反應(yīng)器的體積或容量能夠增大,例如為了在工業(yè)規(guī)模上制備或制造核-殼PTFE型粉末。該15升反應(yīng)器能夠填充水,例如填充12升的水。另外,該凝聚劑被添加到反應(yīng)器中。該凝聚劑包括MgSO4和H3PO4中的一種或兩種。在許多的實施方案中,該凝聚劑包括MgSOjP H3PO4的混合物。當(dāng)凝聚劑包括MgSO4和H3PO4 二者時,在凝聚劑中存在的MgSO4的濃度能夠是在約4. 5phr和5. 5. phr之間,更特定地是在約4. 75phr和5. 25phr之間。另外,在該凝聚劑中H3PO4的濃度能夠是在Iphr和 2.5phr之間,更特定地是在I. 25phr和I. 75phr之間。在特定的實施方案中,當(dāng)凝聚劑包括MgSO4和H3PO4的混合物時,凝聚劑中的MgSO4的濃度是約5. 025phr和凝聚劑中的H3PO4的濃度是約I. 675phr。在其中該凝聚劑僅僅包括MgSO4的實施方案中,MgSO4的濃度是在約4. Ophr和7. 5phr之間,更特定地是在約5. Ophr和7. Ophr之間。在特定的實施方案中,MgSO4的濃度是約 6. 7phr。在其中該凝聚劑僅僅包括H3PO4的實施方案中,H3PO4的濃度是在約4. Ophr和7. 5phr之間,更特定地是在約4. 5phr和6. Ophr之間。在特定的實施方案中,H3PO4的濃度是約 5. 2phr。在將凝聚劑添加到反應(yīng)器中后,反應(yīng)器的溫度提高到約85°C和90°C之間,例如在約860C和890C之間。溫度維持在約85°C和90°C之間的升高溫度下。隨后,該膠乳母膠(即,核-殼PTFE型粉末(或該中間產(chǎn)品)、顏色穩(wěn)定劑和抗氧化劑物質(zhì)的混合物)被添加到該反應(yīng)器中。該膠乳母膠能夠以控制的速率被引入反應(yīng)器中。絮凝反應(yīng)是在反應(yīng)器中的凝聚劑和核-殼PTFE型膠乳之間發(fā)生。更具體地說,包括PTFE型核和SAN型殼的核-殼顆粒的絮凝是在凝聚劑的促進(jìn)或幫助下在反應(yīng)器中發(fā)生的。在膠乳母膠添加到反應(yīng)器的過程中,反應(yīng)物的溫度維持在約85°C和90°C之間,例如在約86°C和89°C之間。在核-殼PTFE型膠乳(以及該組的試劑當(dāng)中的其它試劑)添加到反應(yīng)器中之后,反應(yīng)器溫度能夠提高至在約90°C和95°C之間,例如在約92°C和94°C之間。升高的溫度,例如在約92°C和94°C之間的溫度,促進(jìn)或允許實現(xiàn)該絮凝過程。絮凝的持續(xù)時間(例如,用于完成該絮凝過程)能夠加以控制,并且能夠例如是在15分鐘和30分鐘之間。 該絮凝過程生產(chǎn)出最終產(chǎn)品,它是核-殼PTFE型粉末。核-殼PTFE型粉末是作為在水中的懸浮的物質(zhì)、產(chǎn)品或粉末的形式來生產(chǎn)。更具體地說,核-殼PTFE型粉末包括固體顆粒,該固體顆粒具有PTFE型核和包圍或至少基本上包圍該PTFE型核的SAN型殼。在第三個工藝部分130中,所生產(chǎn)或制備的核-殼PTFE型粉末從在反應(yīng)器中存在的水(和/或任何殘留的未反應(yīng)的反應(yīng)物)中收集或分離,例如通過過濾過程。收集或分離的核-殼PTFE型粉末然后加以干燥。核-殼PTFE型粉末的干燥能夠利用在烘箱中的烘烤過程,在約75°C和90°C之間、例如在約80 V的溫度下,經(jīng)過預(yù)定的時間、例如24小時來進(jìn)行。由本公開物的各種實施方案獲得的核-殼PTFE型粉末能夠用于制造塑料或塑料產(chǎn)品。例如,核-殼PTFE型粉末能夠作為添加劑用于制造苯乙烯型聚合物和塑料。由各種實施方案提供的核-殼PTFE型粉末與苯乙烯型聚合物和塑料相容。當(dāng)用作添加劑時,本公開物的特定實施方案的核-殼PTFE型粉末提供了改進(jìn)或增強(qiáng)的可加工性和/或改進(jìn)機(jī)械性能(例如,提高耐磨性或降低表面粗糙度)。另外,核-殼PTFE型粉末易于處置和加工(即,具有增強(qiáng)的可加工性和/或處置容易性)。例如,與現(xiàn)有PTFE粉末相比,核-殼PTFE型粉末能夠顯示出增強(qiáng)的流動性特性和減低的聚結(jié)作用。當(dāng)用于制造塑料產(chǎn)品時,核-殼PTFE型粉末能夠促進(jìn)或使得所制造的塑料產(chǎn)品具有光滑或基本上光滑的表面。在幾個實施方案中,核-殼PTFE型粉末與粉末型苯乙烯/丙烯腈聚合物、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯(ABS)聚合物和苯乙烯型聚合物之間具有良好的相容性。核-殼PTFE型粉末能夠與其它塑料型樹脂一起使用或摻混以生產(chǎn)具有阻燃性能的阻燃組合物?!だ?,核-殼PTFE型粉末能夠與基礎(chǔ)樹脂-它包括丙烯腈/丁二烯/苯乙烯(ABS)粉末和苯乙烯/丙烯腈(SAN)樹脂一混合,以生產(chǎn)具有阻燃用途的阻燃組合物。下表I列出了阻燃組合物(A)的各組分,該組合物包括基礎(chǔ)樹脂和包括核-殼PTFE型粉末的阻燃添加劑或阻燃化合物。阻燃組合物(A)的性能,更具體地說阻燃性相關(guān)的性能,被示于表2中。表I.阻燃組合物⑷的組分
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)含有聚四氟乙烯型核和苯乙烯/丙烯腈共聚物型殼的核-殼聚四氟乙烯型粉末的方法,該方法包括 聚合過程,它包括 將聚四氟乙烯的水分散體加入到反應(yīng)器中; 將乳化劑加入到反應(yīng)器中; 將催化劑加入到反應(yīng)器中;和 將苯乙烯單體、丙烯腈單體、以及苯乙烯和丙烯腈的共聚物加入到反應(yīng)器中,其中該聚合過程生產(chǎn)出核-殼聚四氟乙烯型膠乳;和 絮凝過程,它包括 將核-殼聚四氟乙烯型膠乳在約85 — 90°C之間的溫度下加入到凝聚劑、顏色穩(wěn)定劑和抗氧化劑中;和 將溫度提高到在約90°C和100°C之間以便促進(jìn)和實現(xiàn)核-殼聚四氟乙烯型膠乳的絮凝,其中該絮凝過程生產(chǎn)出核-殼聚四氟乙烯型粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中該聚合過程包括將約45wt%-55wt%的聚四氟乙烯、約10wt%_20wt%的苯乙烯和丙烯腈的共聚物,約25wt%_27. 5wt%的苯乙烯單體和約5wt%-10wt%的丙烯腈單體加入到反應(yīng)器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其中該聚合過程包括將約50wt%的聚四氟乙烯、約15wt%的苯乙烯和丙烯腈的共聚物、約26. 25wt%的苯乙烯單體和約8. 75wt%的丙烯腈單體加入到反應(yīng)器中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中該乳化劑包括氫氧化鉀和SN-IOO(油酸和硬脂酸)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其中該聚合過程包括加入具有O.312重量份的氫氧化鉀和I. 5重量份的SN-100的乳化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中催化劑是過硫酸鉀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其中將約O.31重量份的過硫酸鉀添加到反應(yīng)器中以便進(jìn)行聚合反應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中該聚合過程包括 將催化劑與約10%的苯乙烯單體和丙烯腈單體一起加入到反應(yīng)器中;和 在催化劑加入到反應(yīng)器中之后,將乳化劑與約90%的苯乙烯單體和丙烯腈單體一起加入到反應(yīng)器中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中在催化劑加入到反應(yīng)器中的過程中,反應(yīng)器的溫度維持在約63°C和67°C之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其中在乳化劑加入到反應(yīng)器中的過程中,反應(yīng)器的溫度維持在約63°C和67°C之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其中乳化劑經(jīng)過在4小時和5小時之間的時間加入到反應(yīng)器中。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中在催化劑和乳化劑加入到反應(yīng)器中之后,反應(yīng)器的溫度提高至在約67°C和70°C之間,該升高的溫度維持2小時一 3小時的時間以便促進(jìn)和實現(xiàn)聚合過程的完成。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中顏色穩(wěn)定劑包括焦磷酸四鈉、甲醛合次硫酸氫鈉和氫氧化鉀。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中抗氧化劑包括抗氧化劑-aquanoxLDLA。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法,其中凝聚劑包括硫酸鎂和磷酸。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法,其中該絮凝過程使用約O.I重量份的焦磷酸四鈉、約O. I重量份的甲醛合次硫酸氫鈉、約O. 21重量份的氫氧化鉀、約O. 6重量份的抗氧化劑aquanoxLDLA、約5. 025重量份的硫酸鎂和約I. 675重量份的磷酸。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法,其中核-殼聚四氟乙烯型膠乳在凝聚劑、顏色穩(wěn)定劑和抗氧化劑中的添加是在約86°C和89 °C之間的溫度下進(jìn)行的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法,其中在核-殼聚四氟乙烯型膠乳加入到凝聚劑、顏色穩(wěn)定劑和抗氧化劑中之后溫度提高至92°C和94°C之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,進(jìn)一步包括過濾核-殼聚四氟乙烯型粉末以便收集由絮凝過程生產(chǎn)的核-殼聚四氟乙烯型粉末。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末在過濾之后在75°C和90°C之間的溫度下干燥。
21.核-殼聚四氟乙烯型粉末,它包括 包括聚四氟乙烯的核;和 至少基本上包圍核的殼,該殼包括苯乙烯-丙烯腈共聚物, 其中核-殼聚四氟乙烯型粉末是利用聚合過程和絮凝過程二者來生產(chǎn)的,該聚合過程生產(chǎn)出包括呈現(xiàn)為乳液或水性形式當(dāng)中的一種形式的核-殼聚四氟乙烯型膠乳的中間產(chǎn)品以及絮凝過程生產(chǎn)核-殼聚四氟乙烯型粉末。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末具有提高分散能力、增強(qiáng)可加工性和增強(qiáng)處置容易性中的至少一種能力。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末能夠用于制造增強(qiáng)表面光滑度的塑料產(chǎn)品。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末具有與苯乙烯/丙烯腈聚合物、丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯(ABS)聚合物和苯乙烯型聚合物中的至少一種之間的良好相容性。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末顯示了與在具有至少約50%的核-殼聚四氟乙烯型粉末的核-殼聚四氟乙烯型粉末/ABS樹脂組合物中的ABS樹脂之間具有良好的相容性。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末顯示了與在具有至少約60%的核-殼聚四氟乙烯型粉末的核-殼聚四氟乙烯型粉末/ABS樹脂組合物中的ABS樹脂之間具有良好的相容性。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末顯示了與在具有至少約70%的核-殼聚四氟乙烯型粉末的核-殼聚四氟乙烯型粉末/聚碳酸酯(PC) /ABS樹脂組合物中的PC/ABS樹脂之間具有良好的相容性。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末顯示了與在具有至少約80%的核-殼聚四氟乙烯型粉末的核-殼聚四氟乙烯型粉末/聚碳酸酯(PC) /ABS樹脂組合物中的PC/ABS樹脂之間具有良好的相容性。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末能夠與ABS和PC/ABS當(dāng)中的至少一種摻混,以生產(chǎn)具有阻燃性能的阻燃組合物。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末顯示增強(qiáng)的流動性。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末在室溫下顯示至少約1000g/min的流動速率。
32.根據(jù)權(quán)利要求21的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末在其中不包括原纖維結(jié)構(gòu)。
33.根據(jù)權(quán)利要求21的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中聚合過程包括 將聚四氟乙烯的水分散體加入到反應(yīng)器中; 將乳化劑加入到反應(yīng)器中; 將催化劑加入到反應(yīng)器中;和 將苯乙烯單體、丙烯腈單體、以及苯乙烯和丙烯腈的共聚物加入到反應(yīng)器中, 其中該聚合過程生產(chǎn)出作為中間產(chǎn)品的核-殼聚四氟乙烯型膠乳。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中絮凝過程包括 將核-殼聚四氟乙烯型膠乳在約85 — 90°C之間的溫度下加入到凝聚劑、顏色穩(wěn)定劑和抗氧化劑中;和 將溫度提高到在約90°C和100°C之間以便促進(jìn)和實現(xiàn)核-殼聚四氟乙烯型膠乳的絮凝, 其中該絮凝過程生產(chǎn)出作為最終產(chǎn)品的核-殼聚四氟乙烯型粉末。
35.根據(jù)權(quán)利要求21所述的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末 包括至少約50wt%的聚四氟乙烯。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的核-殼聚四氟乙烯型粉末,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末包括至少約75wt%的聚四氟乙烯。
37.含有核-殼聚四氟乙烯型粉末的組合物,它包括 含有聚四氟乙烯聚合物的核;和 至少基本上包圍核的殼,該殼包括苯乙烯/丙烯腈共聚物, 其中核-殼聚四氟乙烯型粉末是利用聚合過程和絮凝過程二者來生產(chǎn)的,該聚合過程使用聚四氟乙烯的水分散體作為原料來生產(chǎn)核-殼聚四氟乙烯型膠乳,絮凝過程包括使用凝聚劑將核-殼聚四氟乙烯膠乳絮凝以生產(chǎn)核-殼聚四氟乙烯型粉末。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的組合物,其中組合物使得能夠制造出具有增強(qiáng)的表面光滑度的塑料產(chǎn)品。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的組合物,其中組合物至少與苯乙烯/丙烯腈聚合物、丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯(ABS)聚合物、聚碳酸酯(PC)/ABS聚合物和苯乙烯型聚合物之間具有良好相容性。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的組合物,進(jìn)一步包括ABS樹脂和PC/ABS樹脂當(dāng)中的至少一種,其中ABS樹脂和PC/ABS樹脂中的至少一種與該組合物的核-殼聚四氟乙烯型粉末的組合能夠提供具有阻燃性能的組合物。
41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的組合物,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末顯示增強(qiáng)的流動性。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的組合物,其中核-殼聚四氟乙烯型粉末在室溫下具有至少1000克/分鐘的流動速率。
全文摘要
本發(fā)明提供了制備含有聚四氟乙烯的核以及苯乙烯/丙烯腈殼的組合物(或包括苯乙烯/丙烯腈(SAN)粉末的核-殼聚四氟乙烯)的工藝或方法。該工藝包括聚合過程或反應(yīng)和絮凝過程或反應(yīng)。對于聚合過程和絮凝過程所使用的溫度,和/或試劑的相對用量和/或濃度,特定地進(jìn)行選擇。所生產(chǎn)的核-殼聚四氟乙烯型粉末作為添加劑用于塑料/聚合物,例如苯乙烯型聚合物。所生產(chǎn)的核-殼聚四氟乙烯型粉末具有改進(jìn)的可加工性和增強(qiáng)的機(jī)械特性。
文檔編號C08L27/18GK102933619SQ201180010287
公開日2013年2月13日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者蘇貼普·夸姆皮安, 隆那帕·蓬通, 瓦拉旺·蘭塔普提姆通 申請人:泰國Abs有限公司