采用吸着剂减少含氟聚合物树脂变色的含氟聚合物分散体处理的制作方法_4

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的量将随着由含氣聚合物树脂表现出的热致变色的程度变化。通常 期望使用化学计量过量的氧源。
[0107]另一种优选的后处理包括在干燥过程中使湿含氣聚合物树脂暴露于氧源。用于该 后处理的湿含氣聚合物树脂优选地为在分离含氣聚合物树脂的过程中与分散体分离的未 分散含氣聚合物。已知用于干燥含氣聚合物树脂的各种设备中的任一种可用于该后处理。 在此类设备中,受热的干燥气体(通常为空气)用作热传递介质,W加热含氣聚合物树脂并 且在干燥过程中带走水蒸气W及从含氣聚合物树脂中移除的化学品。优选地根据该后处 理,所用的干燥空气为氧源或包括如下讨论的氧源。
[010引可进行该后处理的方法,使得含氣聚合物树脂在静态条件或动态条件下干燥。"静 态条件"是指在干燥期间含氣聚合物未经受揽拌,诸如通过揽动或摇动,而是在设备中干 燥,诸如在烘箱中盘式干燥,从而因对流而导致干燥空气流通。"动态条件"是指所述方法在 移动含氣聚合物树脂的同时进行,诸如通过揽动或摇动或使干燥气体主动通过含氣聚合物 树脂,运可另外使含氣聚合物树脂移动。使用动态条件可促进热传递和质量传递,例如使干 燥气体流动通过聚合物床。优选地,该后处理的方法在动态条件下进行。用于在动态条件 下干燥的优选设备和工艺条件在Egres,化.等人的US5, 391,709中有所公开,其中湿含氣 聚合物树脂在织物上沉积为薄床,并且通过使加热的空气优选地从顶部至底部通过所述床 进行干燥。
[0109] 如该后处理所用氧源"是指可用氧的任何化学来源。"可用氧"是指能够作为氧 化剂反应的氧。优选地,氧源为空气、富氧气体或含臭氧的气体。"富氧气体"是指纯氧和 包含大于约21体积%氧的气体混合物,优选富氧空气。优选地,富氧气体包含至少约22体 积%的氧。"含臭氧的气体"是指纯臭氧和含臭氧的气体混合物,优选富臭氧空气。优选地, 气体混合物中臭氧的含量按体积计为至少约IOppm臭氧。
[0110] 用于实践该后处理的一种优选氧源为含臭氧气体,优选富臭氧空气。作为干燥气 体的富臭氧空气可通过使用臭氧发生器而提供,所述臭氧发生器在将臭氧供应到所用的干 燥装置时,将臭氧送入干燥空气中。另一种优选的氧源为富氧气体,优选富氧空气。可通过 在将氧供应给所用的干燥装置时,将其送入干燥空气中,来提供作为干燥气体的富氧空气。 富氧空气还可通过半渗透的聚合物膜分离系统提供。
[0111] 在干燥期间,干燥气体的溫度可在约100°C至约300°C的范围内。较高溫度的干燥 气体使干燥时间缩短并有利于减少热致变色。然而,干燥气体的溫度不应导致含氣聚合物 树脂的溫度达到或超过将致使含氣聚合物烙合的烙点。对于可烙融加工的含氣聚合物,优 选的干燥气体溫度为比含氣聚合物烙点低160°C至约10°C。远低于PTFE树脂烙点的溫度 会对其最终应用特性造成不利影响。优选地,使用干燥气体在约l〇〇°C至约200°C,更优选 约150°C至约180°C的溫度下干燥PT阳树脂。
[0112] 进行该后处理方法所需的时间将根据多种因素而变化,包括所干燥的湿含氣聚合 物树脂的厚度、所用的溫度、所用的氧源和干燥气体的循环速率。当含臭氧的气体用作氧源 时,热致变色的减少可在标准干燥时间内实现,优选在约15分钟至10小时的范围内。如果 需要,后处理可在含氣聚合物树脂干燥后继续,目的是减少热致变色。
[0113] 在该后处理的优选形式中,在干燥期间在碱金属盐的存在下使湿含氣聚合物树脂 暴露于氧源。在本发明的该形式中,对于氧源优选的是含臭氧的气体。
[0114] 可使用各种碱金属盐中的任一种。碱金属盐中的阴离子优选地与分散体的组分为 非反应性的,然而氨氧根可为有利的,因为较高的抑值可促进变色的减少。优选的碱金属 盐为钢盐、裡盐和钟盐,其中钟盐为最优选的。合适的碱金属盐的例子为K(X、K2CO3、K2SO4、 化OH、化Cl、LiOH和LiCl。
[0115] 在干燥期间,碱金属盐的存在优选地在从水性介质中分离湿含氣聚合物树脂之 前,通过向水性介质中添加碱金属盐来提供。例如,碱金属盐可在凝聚之前或凝聚之后,但 在水性介质被除去之前添加。优选地,碱金属盐在凝聚之前添加。
[0116] 当添加到水性介质中时,碱金属盐的量可根据所添加的盐的类型、变色的严重程 度和方法中所用的其他条件而变化。优选地,基于干燥含氣聚合物的重量计,在凝聚之 前添加到分散体中的碱金属盐的量为约5ppm至约50,OOOppm,更优选地为约5化pm至约 25, 000卵m,并且最优选地为约150卵m至约10, 000卵m。
[0117] 本发明的方法可用于表现出可在轻微到严重范围内的热致变色的含氣聚合物树 月旨。该方法尤其可用于水性含氣聚合物分散体,其包含引起热致变色的控表面活性剂,优选 在控表面活性剂存在下聚合的水性含氣聚合物分散体。
[0118] 当含氣聚合物树脂在处理之前相比于等同的商业含氣聚合物表现出显著热致变 色时,本发明的方法尤其可用。当含氣聚合物树脂具有在CIELAB色标上比使用全氣辛酸锭 含氣表面活性剂制得的商业品质的等同含氣聚合物树脂的L*值低至少约化单位的初始热 致变色值化*1)时,使用本发明是有利的。当L*准比此类等同的含氣聚合物树脂的L*值 低至少约5个单位时,使用本发明更有利,当L*i值比此类等同的含氣聚合物树脂的L*值低 至少8个单位时,使用本发明甚至更有利,当L*i比此类等同的含氣聚合物树脂的L*值低至 少12个单位时,使用本发明还更有利,并且当L*准比此类等同的含氣聚合物树脂的L*值 低至少20个单位时,使用本发明最有利。
[0119] 在根据本发明的方法处理水性含氣聚合物分散体后,可使用如上所述的分离聚合 物的标准方法。所得含氣聚合物树脂适于对特定类型含氣聚合物树脂合适的最终应用。采 用本发明所制备的含氣聚合物树脂表现出减少的热致变色,并且对最终应用特性没有不利 的影响。 。120]测试方法
[0121] 聚合物颗粒的原分前体粒麼化DPS)伸用由革国乌斯特郡马尔专的马尔专化器 公司(MalvernInstrumentsofMalvern,Worcestershire,UnitedKingdom)制造的 ZetasizerNano-S系列动态光散射系统测得。使用去离子水,在10X10X45mm聚苯乙締一 次性比色管中将用于分析的样品稀释成制造商推荐的水平,将所述样品通过亚微米过滤器 使其基本上不含颗粒。将样品置于Zetasizer粒度仪中用于Dv巧0)的测定。Dv巧0)是基 于容积粒度分布的中值粒度,即存在50 %体积的粒群比其小的粒度。
[0122] 根据ASTMD4591-07的方法,用示差扫描热量计值SC)测量可烙融加工的含氣聚 合物的烙点灯";)。根据ASTMD-4591-07的方法,用DSC测定PT阳均聚物的烙点(聚合物 第一次加热的烙点,也被称为第一热量)。报告的烙点溫度为可烙融加工的含氣聚合物和PTFE均聚物的第一烙融的吸热峰溫度。
[0123] 根据美国专利No. 4, 743, 658第5栏第9-23行中公开的方法,采用W下改进,使用 傅里叶变换红外(FTIR)光谱计测量共聚单体含量。使膜在维持在环境条件下的液压机中 冷却。共聚单体含量由使用最少S种得自树脂的其他膜校准的2428cm1处适当峰值与含 氣聚合物厚度带的比率计算,所述树脂由F-19NMR分析W确定真实共聚单体含量。例如,用 HFP带在982cm1处的吸光率测定HFP含量%。
[0124]根据ASTMD1238-10测量可烙融加工的含氣聚合物的烙体流动速率(MFR),修改 如下:圆筒、孔和活塞梢由哈氏合金公司(HaynesStelliteCo.)生产的耐腐蚀合金化ynes Stellite19制成。将5.Og样品填充到维持在372°C±rC下的9. 53mm(0.375英寸)内径 圆筒中,诸如ASTMD2116-07中针对阳PW及ASTMD3307-10中针对PFA所公开。将样品 装入圆筒中五分钟之后,在5000克负载(活塞加上破码)下,使其通过直径2.IOmm(0.0825 英寸)、长8. 00mm(0. 315英寸)的直角边缘孔口挤出。根据ASTMD1238-10,在对于具体 聚合物而言标准的条件下测量其他含氣聚合物。 巧]热致巧传的测量阳12引 1)麵传郷陆
[0127]使用CIELAB色标测定含氣聚合物树脂样品的L*值,其细节公布于CIE出版 物 15. 2(1986)中。CIEL相冲*(CIELAB)为由国际照明委员会(FrenchCommission internationaledeI'6clairage)指定的颜色空间。它描述了人眼可见的所有颜色。 CffiLAB的立个坐标代表颜色的明度(L*)、其在红色/品红色与绿色之间的位置(a*)、W及 其在黄色与蓝色之间的位置化*)。 阳12引 2)PT阳样品制备巧测量
[0129] 下列程序用于表征PT阳聚合物(包括改性的PT阳聚合物)的热致变色。使用均 由美国印第安纳州沃己什的Carver公司(Carver,Inc.ofWabash,Indiana)制造的Carver 不诱钢粒料模具(部件号2090-0)和Carver手动液压机(型号4350)制成4. 0克压缩的 PT阳粉末薄片。在模具组件的底部放置29mm直径、0.Imm厚的Mylar"膜盘。将4克干燥 的PTFE粉末均匀地铺展在模具开口内,倾注到模具中并均匀地分布。将第二个29mm盘放置 在PTFE的顶部,并且将顶部柱塞放置在组件内。将模具组件放置在压机中,并且逐步施加 压力直至达到8.27MPa(1200psi)。该压力保持30秒,然后释放。从压机中取出薄片模具, 并且从模具中取出薄片。在后续的烧结之前,将Mylar?膜从薄片上剥离。通常,对每个聚 合物样品,模塑两个薄片。
[0130] 将电炉加热至385°C。将待烧结的薄片放置在2英寸(5.Icm)深的4英寸X5英 寸(10. 2cmX12. 7cm)矩形侣托盘中。将托盘放置在加热炉中10分钟,然后移到环境溫度 下冷却。
[0131] 使用由美国弗吉尼亚州雷斯顿的汉特联合实验室公司化unterAssociates L油oratory,Inc.ofReston,Virginia)制造的HunterL油Color如estXE,对如上所述加 工的4克薄片进行颜色评定。使用W下设定将Color如estXE传感器标准化,模式:RSIN, 区域视图:大,并且孔尺寸:2. 54cm。采用CIELAB色标,通过所述仪器测定含氣聚合物树脂 样品的L*值。
[0132] 为了进行测试,仪器被配置成使用CIELAB标度,W及D65照明体和10°观察者条 件。由该色度计报告的L*值用于表示形成的颜色,其中L*为100表示完全反射的扩散片 (白色),而L*为0则表示黑色。
[0133] 使用全氣辛酸锭含氣表面活性剂制得的商业品质的等同含氣聚合物树脂用作颜 色测量的标准。对于本申请中示出用于PTFE含氣聚合物的本发明的实例而言,使用全氣 辛酸锭含氣表面活性剂作为分散体聚合表面活性剂制成的等同商业品质的PTFE产品为 TEFLON昏601A。使用上述测量方法,teflon巨' 601A所得的颜色测量值为I^Std-PWE =87. 3。 阳134] 3)可恪關加工的含氣聚合物样品的制备巧测量
[0135] 采用W下方法表征可烙融加工的含氣聚合物(如FEP和PFA)在加热时的变色。 在20. 32cm(8. 00英寸)X20. 32cm(8. 00英寸)XO. 254mm(0.OlO英寸)厚的金属薄片的 中间切割出10. 16cm(4. 00英寸)X10. 16cm(4. 00英寸)的开口W形成模套。将模套放置 在20. 32cm(8. 00英寸)X20. 32cm(8. 00英寸)X1. 59mm(1/16英寸)厚的模塑板上,并且 用比模套略大的Kapton?膜覆盖。如果需要,通过将尺寸减小至不大于Imm厚并干燥来 制备聚合物样品。将6.00克聚合物样品均匀地铺展在模具开口内。将比模套略大的第 二片KaptoiV'膜放置在样品的顶部,并且将与第一模塑板尺寸相同的第二模塑板放置在 KaptonS喉的顶部上W形成模具组件。将模具组件放置在P-H-I20吨热压机中,该热压机 由美国加利福尼亚州艾尔蒙特的帕萨迪那液压公司(PasadenaHy化aulicsInco巧orated ofElMonte,California)制造,型号为SP-210C-X4A-21,设置为350°C。关闭热压机,使得 板恰好接触模具组件,并保持5分钟。然后将热压机上的压力升高至34. 5MPa(5, 00化Si), 并再保持1分钟。然后在10秒时间长度内将热压机上的压力从34. 5MPa(5,O(K)PSi)升高 至137. 9MPa(20,OOOpsi),并且在达到137. 9MPa(20,OOOpsi)后再保持50秒。从热压机上 取下模具组件,放置在保持在环境溫度下的由帕萨迪那液压公司(PasadenaHy^aulics Inco巧orated)制造的型号为P-210H的P-H-I20吨热压机的框板之间,将压力升高至 137. 9MPa(20,OOOpsi),并且将模具组件保留在适当位置5分钟W冷却。然后从环境溫度 的压机中取出模具组件,并从模具组件上取下样品膜。选择样品膜的无泡区域,并且使用 由美国新泽西州哈里森的C.S.Osborne公司(C.S.OsborneandCompanyofHarrison, NewJersey)制造的1-1/8英寸拱形打孔器冲压出2.86cm(l-l/8英寸)圆片。每个具有 0. 254mm(0.OlO英寸)标称厚度和0. 37克标称重量的六个薄膜圆片被组装在彼此的顶部, W形成合并重量为2.化/-0.1克的叠堆。
[0136] 将膜叠堆放置于由美国弗吉尼亚州雷斯顿的汉特联合实验室公司化unter AssociatesLaboratory,Inc.ofReston,Virginia)制造的HunterLabColorFlex分光光 度计中,并使用2. 54cm(I. 00英寸)孔和CIELAB标度W及D65照明体和10D观察者条件测 量L*。
[0137]使用全氣辛酸锭含氣表面活性剂制得的商业品质的等同含氣聚合物树脂用作颜 色测量的标准。对于本申请中示出用于FEP含氣聚合物树脂的本发明的实例而言,使用全 氣辛酸锭含氣表面活性剂作为分散体聚合表面活性剂制成的等同商业品质的FEP树脂为D证ontteflon? 6100阳P。使用上述测量方法,D证ontteflon* 6100阳P所得的颜 色测量值为L*stdFEP= 79. 7。
[013引 4)采用由下式定义的相对于标准品的L*变化%表征处理后含氣聚合物树脂的热 致变色变化
[0139] L*的变化%=化/化*std-L*i) X 100
[0140] 1*1 =初始热致变色值,使用本发明所公开的
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