[发明专利]水性含氟聚合物分散体及制备方法和使用

说明书

本申请是申请号为200880013894.0、申请日为2008年3月20日、发明名称为“使用阴离子交换树脂和pH依赖性表面活性剂从含氟聚合物分散体中移除氟化乳化剂的方法和含有pH依赖性表面活性剂的含氟聚合物分散体”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及在存在一种或多种pH值依赖性表面活性剂的情况下用阴离子交换树脂减少含氟聚合物分散体中氟化乳化剂的量的方法。本发明还涉及含有pH依赖性表面活性剂但不含或仅含少量氟化乳化剂的含氟聚合物分散体，以及涉及这些分散体的使用。

背景技术

含氟聚合物(即具有氟化主链的聚合物)一直以来为人们所熟知，并且由于其具有可取的特性(例如耐热性、耐化学性、耐候性、紫外稳定性等)而被用于多种应用中。例如，多种含氟聚合物在由John Scheirs(编辑)编著的“Modern Fluoropolymers”(现代含氟聚合物)(Wiley Science 1997)中有所描述。含氟聚合物可以具有部分氟化的主链(通常至少40重量％被氟化)或完全氟化的主链。含氟聚合物的特别实例包括聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯(TFE)与六氟丙烯(HFP)的共聚物(通常称为FEP)、全氟烷氧基共聚物(PFA)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)共聚物、四氟乙烯、六氟丙烯与偏二氟乙烯的三元共聚物(THV)以及聚偏氟乙烯聚合物(PVDF)。

含氟聚合物可用于涂布或浸渍基底从而使其具有可取的特性，例如耐化学性、耐侯性、拒水性和拒油性等。例如，含氟聚合物的水性分散体可用于涂布或浸渍诸如金属、纤维、纺织物、玻璃纤维或纸张之类的基底。

一种经常使用的制备含氟聚合物的水性分散体的方法涉及一个或多个氟化单体的水性乳液聚合反应。通常，在聚合反应之后进行一个或多个浓缩步骤以增加原分散体中固体的含量。氟化单体的水性乳液聚合反应通常涉及乳化剂的使用。通常，乳化剂为全氟化阴离子表面活性剂。氟化乳化剂使水性介质中的含氟聚合物稳定并防止含氟聚合物在分散体中凝结。氟化乳化剂的典型实例为全氟羧酸，例如全氟辛酸及其盐，特别是全氟辛酸铵(APFO)。氟化乳化剂通常为较昂贵的化合物，并且在一些情况下，已发现氟化乳化剂的可生物降解性很差。因此，已采取措施从水性含氟聚合物分散体中移除氟化乳化剂。

WO 00/35971描述了一种方法，在该方法中通过使分散体与结合有(阴离子的)氟化乳化剂的阴离子交换树脂接触来减少水性分散体中氟化乳化剂的量。在离子交换之前向分散体中加入非离子表面活性剂，以在不存在氟化乳化剂的情况下稳定分散体中的含氟聚合物。所得到的没有乳化剂或乳化剂减少的含氟聚合物分散体可方便地用于将含氟聚合物从分散体中直接施加到基底的应用中。

然而，在其中含氟聚合物不是从分散体中直接施用至基底的某些应用中，例如，在其中含氟聚合物作为凝结物(例如作为糊状物或固体)施加的应用中，避免或至少降低非离子表面活性剂的存在可能是期望的。在这些应用中，在施加至基底之前将含氟聚合物从分散体中分离，这通常是通过破坏分散体的稳定并将含氟聚合物从水性介质中分离(也称为相分离或凝结)来完成。然而，当采用诸如盐析(即通过加入盐或酸增加分散体的离子强度)、剪切力诱导凝结或溶剂诱导凝结(例如加入有机溶剂)之类的普通相分离技术时，已观察到非离子表面活性剂抑制或阻碍相分离。与形成明显不同的相(聚合物相和水相)相反，常常含有浆液。如果不管怎么样都从那些相分离较差的混合物中收集氟聚合物，那么它们通常含有相当大量的残留非离子表面活性剂和水，这些物质的存在会对用这些相分离较差的含氟聚合物所制备的涂层的物理特性产生影响。例如，由于表面活性剂的存在，含氟聚合物涂层可例如从环境湿度中吸收水分，从而导致在例如表面硬度、防水性、自润滑性或耐摩擦等方面的较差特性。

发明内容

期望提供一种使用使分散体稳定但由可从分散体中容易地移除的表面活性剂从含氟聚合物分散体中去除氟化乳化剂的方法，允许通过相分离(凝结)或两者从分散体中彻底或完全地分离含氟聚合物。

另外，需要提供不含或仅含少量使含氟聚合物能有效且易于凝结的氟化表面活性剂的稳定水性含氟聚合物分散体。

此外，需要提供从含少量氟化表面活性剂和少量非离子表面活性剂的水性分散体中凝结出来的含氟聚合物。