具有低结晶度的可熔融加工的乙烯基氟化物共聚体的制作方法_2

文档序号:9583176阅读:来源:国知局
且仅是示例性的和非限制性的。在阅读本 说明书后,技术人员应认识到,在不脱离本发明范围的情况下,其它方面和实施例也是可能 的。根据W下【具体实施方式】和权利要求,本发明的其他特点和优点将显而易见。
[0031] 本发明设及基本上由衍生自乙締基氣化物和至少两种高度氣化的单体的单元组 成的Ξ元共聚物和可烙融加工的高级共聚体,高度氣化的单体中的至少一种将具有至少一 个碳原子的侧链引入所述聚合物中。出于本发明的目的,"基本上由...组成"是指,虽然 可烙融加工的共聚体可包含其它单体单元,但是可烙融加工的共聚体的显著特性由所述单 体单元确定。在一个实施例中,可烙融加工的共聚体组合物包含约20至约60摩尔%的乙 締基氣化物;约10至约60摩尔%的至少一种C2締控,所述C2締控选自偏二氣乙締、四氣乙 締、Ξ氣乙締、和氯Ξ氣乙締;和约1至约20摩尔%的至少一种高度氣化的单体,所述高度 氣化的单体将具有至少一个碳原子的侧链引入聚合物中。在另一个实施例中,可烙融加工 的共聚体包含约25至约45摩尔%的乙締基氣化物、约40至约60摩尔%的C2締控、和约 1.5至约15摩尔%的高度氣化的单体。
[0032] 在一个实施例中,将具有至少一个碳原子的侧链引入所述聚合物中的高度氣化的 单体包括具有3至10个碳原子的全氣締控、高度氣化的締控诸如CFsCY=CY2(其中Y独 立地为Η或巧、全氣Ci-Cs烷基乙締、氣化的二氧杂环戊締、和具有式CY2=CYOR或CY2 =CYOR'OR的氣化的乙締基酸(其中Υ为Η或F,并且-R和-r独立地为包含1至8个碳原 子的完全氣化或部分氣化的烷基或亚烷基基团,并且在一些实施例中是全氣化的)。在一 个实施例中,-R基团包含1至4个碳原子,并且在一些实施例中是全氣化的。在一个实施 例中,-R' -基团包含2至4个碳原子,并且在一些实施例中是全氣化的。在一个实施例中, Y为F。出于本公开的目的,高度氣化旨在表示50%或更多的与碳键合的原子为氣,不包括 连接原子诸如0或S。
[0033] 在一些实施例中,高度氣化的单体为全氣締控诸如六氣丙締(HFP);部分氨化的 丙締诸如2, 3, 3, 3-四氣丙締和1,3, 3, 3-四氣丙締;全氣Ci-Cs烷基乙締诸如全氣下基乙 締(PFB巧;或全氣(Ci-Cs烷基乙締基酸)诸如全氣(乙基乙締基酸)(PEVE)。氣化的二氧 杂环戊締单体包括全氣-2, 2-二甲基-1,3-二氧杂环戊締(P孤)和全氣-2-亚甲基-4-甲 基-1,3-二氧杂环戊烧(PMD)。六氣异下締是可用于一些实施例中的另一种高度氣化的单 体。
[0034] 分子量控制是可烙融加工的聚合物的重要特征,W确保聚合物烙体流变特性与所 用烙融方法相容。例如,应控制聚合物的烙体流动速率(MFR),W用于挤塑成型或注塑成型 操作。MFR过低将造成挤出物烙体破裂,或填充模具的压力过高,并且使得材料不可用。MFR 过高将制得具有不佳物理特性的挤出物或模塑制品,形成品质不佳的材料。可通过将链转 移剂加入引发聚合之前加入反应器的单体混合物,控制可烙融加工的乙締基氣化物共聚体 的MFR。适宜的链转移剂为低分子量脂族控诸如乙烧、丙烷、下烧、或异下烧;或低级醇诸如 甲醇、乙醇、丙醇、或异丙醇。MFR的控制受加入反应器的链转移剂的量的制约。在一个实施 例中,随着乙烧浓度相对于单体预载比率的增加,MFR增加。共聚体MFR由乙烧/单体比率 控制。在一个实施例中,由下文所述方法测定,可烙融加工的共聚体在280°C的溫度下具有 约2至约250克每10分钟范围内的MFR。在具体实施例中,可烙融加工的共聚体在280°C 的溫度下具有约10至约200g/10min范围内的MFR。在更具体的实施例中,可烙融加工的共 聚体在280°C的溫度下具有约20至约lOOg/lOmin范围内的MFR。在一些实施例中,可烙融 加工的共聚体是基本上无规共聚体。所述聚合物的显著无规特征由核磁共振光谱示出。
[0035] 通过加入具有包含至少一个碳原子的侧链的Ξ元单体,聚合物组合物表现出比未 改性组合物更低的烙点和烙化热。Ξ元共聚物上的大体积侧基阻碍了晶格结构的形成。例 如,在比较改性Ξ元共聚物与共聚物诸如VF/TFE(其中所述共聚物和Ξ元共聚物具有相同 的[V円/[TFE]比率)时,观察到立元共聚物的结晶度下降。因此,由本文公开的立元共聚 物制得的膜具有大幅减少的浊度。
[0036] 可采用由Coffman和ρ·〇Γ(1、5?3ηθ3;?和Capriccio、或Stilmar在上文引用的参考 文献中所述的引发剂、反应溫度、反应压力W及通法,在含水或非水介质中制备可烙融加工 的乙締基氣化物共聚体。在一个实施例中,本文公开的可烙融加工的乙締基氣化物共聚体 可在将离子末端基团引入聚合物中的方法中制得。具有此类末端基团的可烙融加工的共聚 体有利地通过在约60至约100°C,或约80至约100°C范围内的溫度和约1至约12MPa(约 145 至约 1760psi),或约 2. 1 至约 8. 3MPa(约 305 至约 1204psi),或约 2. 8 至约 4.IMPa(约 406至约595psi)范围内的反应器压力下,使VF与氣化单体在具有水溶性自由基引发剂的 水中聚合而制得。在一个实施例中,聚合可在邸式高压蓋中实施。在另一个实施例中,聚合 可在立式高压蓋中实施。
[0037]引发剂在含水介质中溶解后形成离子,并且它们可将离子末端基团引入制得的Ξ元共聚物中。运些末端基团来源于引发聚合过程的引发剂片段。存在于聚合物产物中的离 子末端基团的量一般不超过0.05重量%。可形成球形小颗粒,所述颗粒由于由离子末端基 团产生的颗粒表面上的静电荷,而保持均匀分散在水中。颗粒上的静电荷致使它们彼此排 斥,并且使它们保持悬浮在水中,产生低粘度Ξ元共聚物晶格。因此,晶格为流体并且足够 稳定W累送通过设备,使得聚合过程易于操作和控制,并且产生可烙融加工的共聚体的含 水分散体。在一个实施例中,分散体的粘度小于500厘泊(0.5化-S)。在一个实施例中, 组合物包含约5至约40重量%,或约15至约30重量%的^元共聚物,和约60至约95重 量%,或约70至约85重量%的水。如果需要,可采用本领域中已知的技术,使得此类分散 体更浓缩。
[003引可用于制备本文公开的可烙融加工的共聚体的引发剂为水溶性自由基引发剂,诸 如水溶性有机偶氮化合物诸如产生阳离子末端基团的偶氮脉化合物,或产生阴离子末端基 团的无机过酸的水溶性盐。在一个实施例中,有机偶氮脉引发剂包括2, 2'-偶氮二(2-脉 基丙烷)二盐酸盐和2, 2' -偶氮二(N,Ν' -二亚甲基异下基脉)二盐酸盐。在一个实施例 中,无机过酸的水溶性盐包括过硫酸碱金属盐或过硫酸锭盐。
[0039] 例如,2,2'-偶氮二(2-脉基丙烷)二盐酸盐制得具有脉离子作为末端基团的 Ξ元共聚物,并且获得具有正电荷或阳离子电荷的Ξ元共聚物粒子。类似地,2, 2'-偶氮二 (N,Ν' -二亚甲基异下基脉)二盐酸盐制得具有N,Ν' -二亚甲基脉it离子作为末端基团的 Ξ元共聚物,并且获得带正电的粒子或阳离子粒子。过硫酸盐引发剂将硫酸根末端基团置 于共聚体上,运获得带负电荷的粒子或阴离子粒子。
[0040] 任选地,如乳液聚合领域的技术人员所熟知的,可将附加成分加入聚合介质W改 进基本乳化方法。例如,有利地使用与聚合物的末端基团相容的表面活性剂。例如,全氣己 基丙胺盐酸盐与由双脉二盐酸盐引发的聚合物中存在的阳离子末端基团相容;或全氣辛酸 锭或全氣己基乙烧横酸或其盐可与由过硫酸盐引发的具有阴离子末端基团的聚合物一起 使用。如本领域已知,还原剂诸如亚硫酸氨盐、亚硫酸盐和硫代硫酸盐可与过硫酸盐一起使 用,W降低引发溫度,或改进聚合物离子末端基团的结构。缓冲剂诸如憐酸盐、碳酸盐、乙酸 盐等可与过硫酸盐引发剂一起使用W控制胶乳pH。在一些实施例中,引发剂为与表面活性 剂组合使用的偶氮双脉二盐酸盐和过硫酸锭,因为它们形成白色Ξ元共聚物,并且允许高 含水分散体的固体。
[0041] 本文公开的Ξ元共聚物中存在脉盐酸盐末端基团从它们的红外光谱中可明显看 出。2, 2'-偶氮二(2-脉基丙烷)二盐酸盐中的脉盐酸盐末端基团在1680cm1处吸收。Ξ 元共聚物中存在该末端基团通过它们红外光谱中1680cm1处出现的谱带来确认。在用过硫 酸盐制得的聚合物中,通过硫酸根末端基团水解W产生自发分解W形成簇酸末端基团的氣 代醇,来产生簇基和径基末端基团,或如果硫酸根末端基团恰巧在非氣化碳上则形成非氣 化醇。通过运些聚合物的红外光谱中分别对应幾基和径基结构的1720cm1和3526cm1处的 谱带,观察到运些末端基团的存在。
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