[發(fā)明專利]聚(四氟乙烯)及相關聚合物的分散體紡絲法

無效

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• 申請日: 1997-12-16
• 公開（公告）號: CN1241223A
• 公開（公告）日: 2000-01-12
• 發(fā)明（設計）人: N·L·布朗肯貝克勒;J·M·東克爾斯二世;W·F·克諾夫
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: D01D5/06
• 分類號: D01D5/06;D01F6/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 魏金璽,周慧敏

本發(fā)明涉及用于將聚(四氟乙烯)或相關聚合物的分散體紡絲成為纖維或將此種分散體成形為成形制品的方法，其中該燒結的氟化聚合物結構基本不含工藝鹽、酸及其他雜質。

發(fā)明背景

聚(四氟乙烯)及相關聚合物對光、熱、溶劑、化學浸蝕及電應力的優(yōu)異穩(wěn)定性，使得將這類聚合物及由這類聚合物制造的制品用于各種各樣的用途頗受歡迎。然而，由于這類聚合物在熔融及溶液加工中涉及到的復雜性，很難通過傳統(tǒng)方法將它們紡絲或成形。

一種用于聚(四氟乙烯)及其相關聚合物的成形或紡絲的方法，是由該聚合物顆粒水分散體與粘膠的混合物，成形或紡制該聚合物，其中黃原酸纖維素是基質聚合物的可溶形式，例如可見諸于美國專利3,655,853；3,114,672；及2,772,444。

盡管粘膠被普遍用來由聚(四氟乙烯)及相關聚合物成形纖維，但采用粘膠卻存在著某些嚴重的缺點。

雖已知有了某些對粘膠成形法的替代方案，但是，采用這類基質聚合物大多仍要涉及到有機溶劑、表面活性劑或二者兼有的使用，例如可見諸于美國專利3,147,323；3,118,846及2,951,047。

生產(chǎn)合格的燒結氟化烯烴聚合物制品或纖維的方法，一般地要求慎重地選擇基質聚合物以確保中間體纖維不含離子或雜質。本發(fā)明允許采用各種各樣結構和化學類型的、范圍廣泛的基質聚合物，同時它還能生產(chǎn)出結實的燒結纖維和制品。

在分散體紡絲或成形中，凝固浴中的離子轉移到中間體結構中。這些離子，例如氫、鈉、硫酸根離子，會在由中間體纖維結構轉化為最終燒結(聚結)氟化烯烴聚合物纖維的過程中造成嚴重的問題。

分散體成形中使用的典型凝固浴是包含硫酸和硫酸鈉的酸浴。來自硫酸的殘留酸會在氟化聚合物聚結要求的溫度條件下導致中間體纖維結構的降解。鹽的存在，有時可累積到高達纖維結構的25wt％，往往使生產(chǎn)出的纖維在機械性能方面不合格。在多數(shù)情況下，中間體纖維結構中高濃度的鹽甚至會妨礙燒結纖維的形成，這是因為，要使包含殘留鹽的中間體纖維結構發(fā)生燒結，即便不是不可能也是非常困難。

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，高純度、結實的燒結氟化聚合物纖維可以由攜帶基本為短效的離子(fugitiveion)的中間體結構來制取。或者換句話說，本發(fā)明提供一種基本上不含非短效離子殘基的中間體結構。

發(fā)明概述

本發(fā)明提供制造分散體紡絲的氟化烯烴聚合物纖維的方法，它包括以下步驟：

(a)制取氟化烯烴聚合物顆粒水分散體與基質聚合物水溶液的混合物；

(b)將該混合物擠出到含一定濃度使基質聚合物凝聚的離子的凝固浴中，從而成形為攜帶離子種(ionic?species)的中間體纖維結構；以及

(c)將中間體纖維結構燒結，以使基質聚合物分解并使氟化烯烴聚合物顆粒聚結，

其中在臨燒結之前，該離子種基本是短效離子，所謂短效離子是這樣的離子或部分離子化的化合物，它在加熱到高于25℃的溫度但低于引起氟化烯烴聚合物顆粒聚結的溫度時，便揮發(fā)或分解，從而只生成揮發(fā)性物質或碳質殘渣。

一種實施本發(fā)明的模式，通過基質聚合物在主要包含短效離子的溶液中的凝固來成形中間體纖維結構。

在實施本發(fā)明的另一種模式中，成形一種基本上只攜帶短效離子的中間體纖維結構，在該模式中，在包含選自非短效的、短效的或二者混合物的離子種的凝固溶液中使基質聚合物凝固之后，然而在燒結之前，中間體纖維結構與主要包含短效離子的離子置換溶液相接觸。

本發(fā)明方法可用來成形復絲、單絲、薄膜、帶條及其他成形制品。

發(fā)明詳述

本文所使用的術語聚(四氟乙烯)及相關聚合物是指聚(四氟乙烯)以及統(tǒng)稱為氟化烯烴聚合物的聚合物，例如四氟乙烯與六氟丙烯的共聚物(FEP)，四氟乙烯與全氟烷基-乙烯基醚如全氟丙基-乙烯基醚(PFA)及全氟乙基-乙烯基醚的共聚物，包括以上列舉的各種單體的氟化烯烴三元共聚物，乃至其他以四氟乙烯為基礎的共聚物。

本文所使用的術語PTFE是指聚(四氟乙烯)。

本文所使用的術語水分散體是指顆粒在水中形成的分散體，它可包含各種表面活性添加劑以及為調節(jié)pH和維持分散體的添加劑。

本文所使用的術語分散體成形是指這樣一種過程，其中不溶性聚合物顆粒的分散體與可溶性基質聚合物溶液彼此混合，然后，通過將該混合物與能使基質聚合物溶液轉變?yōu)椴蝗芙鉅顟B(tài)的凝固溶液接觸，使該混合物發(fā)生凝聚。