[发明专利]一种球形聚四氟乙烯微粉蜡及其制备方法

说明书

本案涉及一种球形聚四氟乙烯微粉蜡及其制备方法，包括：将聚四氟乙烯原料与有机硅氧烷吸附剂在有氧环境中共同接受辐照并粉碎后得到聚四氟乙烯微粉，随后通过分散聚合制得球形聚四氟乙烯微粉蜡。本发明的制备过程中可消耗辐照过程中产生的含氟气体，减小聚四氟乙烯微粉微观形貌的损坏；提高聚四氟乙烯链末端羧基的转化率，提高微粉表面官能团含量，从而更有利于后续的化学修饰；聚合物链末端具有活性，易于接枝得到不同性能的产物，亦可利用聚合物链末端活性官能团如羧基、羟基进行改性，形成梳状聚合物，扩大其应用范围；聚四氟乙烯微粉形貌未受到大的损坏，在进行化学修饰时也极易形成球形，得到的微粉粒径较小，尺寸均一，分散性能好。

技术领域

本发明属于聚四氟乙烯微粉材料制备技术领域，具体为一种球形聚四氟乙烯微粉蜡及其制备方法。

背景技术

聚四氟乙烯微粉，又称聚四氟乙烯蜡，是直径在20μm左右的白色微粉状树脂，因其具有优良的耐热性、耐候性、低摩擦性、不粘性和化学稳定性等优异性能，在塑料、润滑剂、橡胶、油墨等领域应用极为广泛。

目前聚四氟乙烯微粉通常采用辐照法制得，粒形难以达到规整的球形，且在辐照过程中，高能射线与聚四氟乙烯聚合物分子链间会发生复杂的自由基反应，产生大量的含氟有毒气体，这些气体通常都是在辐照过程中直接挥发、排放到大气中，对人的身体健康造成威胁；同时辐照还会产生大量游离氟离子自由基，对高分子材料色泽度影响较大。

聚四氟乙烯表面自由基跟空气中的氧接触，会在聚四氟乙烯表面生成-COF基团，-COF基团水解后得到不太稳定的羧端基，在应用是有分解或发生反应的可能性，影响材料的整体性能。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明旨在解决辐照过程中产生大量游离的氟离子自由基的问题，并且减小微粉微观形貌的损坏，从而利于后续化学改性时制得形貌规整的球形微粉。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种球形聚四氟乙烯微粉蜡的制备方法，包括：将聚四氟乙烯原料与有机硅氧烷吸附剂在有氧环境中共同接受辐照并粉碎后得到聚四氟乙烯微粉，随后通过分散聚合制得球形聚四氟乙烯微粉蜡。

进一步地，所述有机硅氧烷吸附剂为KH-570、KH-560或两者的混合物。

进一步地，所述辐照的剂量为10～150Mrad，辐照源为高能电子束、X射线或Co-60放射源中的一种。

进一步地，所述有机硅氧烷吸附剂的用量是聚四氟乙烯原料的1％-10％。

进一步地，所述分散聚合具体为：

1)将辐照后的产物分散于丙酮中，加入乙酸搅拌后静置分层，过滤得到聚四氟乙烯微粉；

2)将得到的聚四氟乙烯微粉分散在乙二醇中，加入聚乙烯吡咯烷酮超声使其分散均匀，随后进行水热处理，处理后水洗干燥得到端羧基聚四氟乙烯微粉；

3)将端羧基聚四氟乙烯微粉和甲基丙烯酸羟乙酯加入到反应瓶中，加入溶剂DMF，超声使其分散均匀，随后加入催化量的二甲基咪唑，于150℃反应8h，冷却后过滤干燥；

4)将步骤3)干燥后的产物分散于无水乙醇中，向反应瓶中持续通入氮气30min以去除瓶中氧气，在氮气分为下加入丙烯酸酯类单体、二硫代碳酸酯和AIBN，升温至60℃，在氮气氛围下反应3-5h后离心分离干燥，得到球形聚四氟乙烯微粉蜡。

进一步地，所述步骤2)中聚四氟乙烯微粉在乙二醇中的质量浓度为0.2-0.4g/ml，聚乙烯吡咯烷酮的质量为聚四氟乙烯微粉的5-10％；所述水热反应的条件为140℃反应5h。

进一步地，所述步骤3)端羧基聚四氟乙烯微粉、甲基丙烯酸羟乙酯和二甲基咪唑的质量比为10:1～5:0.1～0.2。