高性能聚三氟氯乙烯阻水材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了高性能聚三氟氯乙烯阻水材料及其制备方法和应用，涉及材料学技术领域。该阻水材料是由原料聚三氟氯乙烯树脂和含氟化合物熔融共混制成；含氟化合物的化学结构式为R

【技术实现步骤摘要】
高性能聚三氟氯乙烯阻水材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及材料学
，具体而言，涉及高性能聚三氟氯乙烯阻水材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚三氟氯乙烯(PCTFE)是一种以三氟氯乙烯为单体均聚而成的聚合物，其分子链仅含碳、氟、氯原子。由于主链被氟、氯原子包裹，分子结构较为规整，PCTFE具有较高的结晶度和熔点，赋予了其比大多数热塑性碳氢聚合物更加优异的耐腐蚀性能、水汽阻隔性能、热稳定性、低介电性、耐低温性，可被用于高频通讯、耐腐蚀、密封、包装等领域。但另一方面，PCTFE难溶解于常规溶剂，而熔融状态下粘度大，加工温度高，冷却后结晶速率快，使其加工性较差、制品脆性大，限制了其应用。
[0003]近年来，一些技术被用于对PCTFE加工性以及宏观性能的改性。例如：
[0004]专利(CN103450605A)公开了一种改性PCTFE材料的制备方法。将PCTFE、稀土复合稳定剂、丙烯酸酯、硬脂酸以及PE蜡等按一定比例混合后在混炼机中熔融塑化。加工助剂的加入在一定程度改善了熔体的加工流动性和热稳定性，使其适用于注塑加工。然而，该技术主要针对PCTFE的注塑加工效果的改善，并未提及是否适用于其他成型方式，且改性后体系力学韧性、阻隔性、耐腐蚀性等宏观性能的变化也未涉及。
[0005]专利(CN103910954A)公开了一种改性PCTFE塑料，由PCTFE树脂及耐磨剂、抗冲击改性剂、耐候剂、耐腐蚀剂以及偶联剂等组成。该技术通过添加多种添加剂使PCTFE具有优异的耐磨性、机械强度、耐候性以及耐腐蚀性。但由于大量添加剂的使用，产生大量界面，不可避免将造成PCTFE力学韧性、阻隔性以及光学性能的下降。此外，该技术也未涉及对PCTFE加工性能的改性。
[0006]专利(CN112552624A)公开了一种改善PCTFE树脂加工性及其制品力学韧性的方法，即通过加入三氟氯乙烯共聚物及助剂可改善PCTFE的加工性并提高制品的韧性。虽然说明书[0061]指出，共聚物具有较高含氟量，可保持高耐腐蚀性及低温韧性。但所述三氟氯乙烯共聚物中含有氢元素，由于碳氢键的键能低于碳氟键，因而与PCTFE相比，加入共聚物后制品的耐腐蚀性、热稳定性以及阻隔性势必会根据共聚比不同而导致不同程度的降低。
[0007]专利(CN111978661A)公开了一种高阻水耐腐蚀PCTFE材料及其改性方法，即通过高分子量PCTFE和低分子量PCTFE复配并混入氟碳化合物、稳定剂，在保持PCTFE原有优良性能的同时，改善其加工性。该技术并未涉及对PCTFE力学性能，特别是力学韧性的提升效果。类似地，专利(CN111961298A)公开了一种低介电损耗高阻水透明薄膜及其制备方法，即利用高低分子量调控分子量分布，并辅以氟碳化合物实现PCTFE的流延成膜，实现力学韧性和加工性的提升。上述技术中都提到是利用低分子量PCTFE和氟碳化合物共用来降低熔体粘度提高流动性，虽然未限定PCTFE分子量范围，但可以看出该方法对PCTFE树脂的分子量有局限，即需尽量选用低分子量的树脂。此外，该技术在成型过程需要加入1
‑
2％的稀土类复合稳定剂或受阻酚类抗氧剂，不利于制品的透光性和耐腐蚀性。
[0008]论文(Frontiers in Materials,2022,9,883184.)公开了一种用PCTFE分解物改性PCTFE加工和力学性能的方法。结果显示，PCTFE分解物的加入，可以显著降低PCTFE熔融加工过程的转矩、粘度，同时显著提升聚合物的力学韧性。但是，当分解物含量增加到10％时，力学强度从32MPa降低到22MPa。而且分解物往往热不稳定，加工和使用过程难免引起高分子基体的连锁降解反应。
[0009]因此，如何大幅改善PCTFE制品的加工流动性和稳定性，丰富其成型制备方式，同时赋予改性制品优异的耐腐蚀性、力学韧性、热稳定性、水汽阻隔性能，对其未来的应用具有重要意义。
[0010]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供高性能聚三氟氯乙烯阻水材料及其制备方法和应用。
[0012]本专利技术是这样实现的：
[0013]第一方面，本专利技术提供一种高性能聚三氟氯乙烯阻水材料，其是由原料聚三氟氯乙烯树脂和含氟化合物熔融共混制成；
[0014]所述含氟化合物的化学结构式为R
a
‑
(C2F3Cl)
n
‑
R
b
，其中：R
a
和R
b
为含1
‑
3个碳的全氟烷基，
‑
(CF2CFCl)
n
‑
为具有6
‑
30个三氟氯乙烯重复链段的分子链结构；
[0015]优选地，所述含氟化合物在原料中所占的质量分数为5％
‑
20％。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种如前述实施方式任一项所述的高性能聚三氟氯乙烯阻水材料的制备方法，将所述原料混合后，将混合物于25
‑
80℃下放置8
‑
24小时，再进行熔融成型；
[0017]优选地，所述熔融成型分为二步熔融加工，首先将所述混合物经挤出机挤出造粒制得共混母粒，然后再将所述共混母粒经热压、注塑、挤出、流延、双拉或者吹塑成型加工得到所述高性能聚三氟氯乙烯阻水材料。
[0018]第三方面，本专利技术提供如前述实施方式任一项所述的高性能聚三氟氯乙烯阻水材料在制备高频通讯的阻水层、耐腐蚀的阻水层、密封的阻水层或包装的阻水层中的应用。
[0019]第四方面，本专利技术提供一种层状复合材料，其是由其他材料和如前述实施方式任一项所述的高性能聚三氟氯乙烯阻水材料热熔粘接而成，所述其他材料包括高分子制品、织物或金属；
[0020]优选地，粘接温度为所述高性能聚三氟氯乙烯阻水材料的熔点
±
10℃范围内。
[0021]本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本申请提供了一种改善聚三氟氯乙烯熔融加工性能的新原理、新方法，其提供的高性能聚三氟氯乙烯阻水材料通过在聚三氟氯乙烯中加入的化学结构式为R
a
‑
(C2F3Cl)
n
‑
R
b
的含氟化合物，由于主链上三氟氯乙烯重复链段与聚三氟氯乙烯分子结构相似，可以在熔融流动过程中最大程度对聚三氟氯乙烯实现良好的浸润溶胀，以减小聚合物分子链间相互作用，而全氟烷基或全氟烷氧基作为端基则可以提升含氟化合物稳定性、减弱聚合物和模具壁的粘滞作用，从而达到保持体系热稳定性(无需加入稳定剂)和降低粘度提高流动性的作用。另一方面，由于加入含氟化合物后聚三氟氯乙烯分子链间相互作用减弱，使材料力学韧性提高，玻璃化转变温度、熔点、结晶度均降低，且可以根据应用需要通过改变含氟化合
物添加量或者其中的三氟氯乙烯重复链段数对上述参数进行调控。此外，本申请在改善PCTF本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能聚三氟氯乙烯阻水材料，其特征在于，其是由原料聚三氟氯乙烯树脂和含氟化合物熔融共混制成；所述含氟化合物的化学结构式为R
a
‑
(CF2CFCl)
n
‑
R
b
，其中：R
a
和R
b
为含1
‑
3个碳的全氟烷基或全氟烷氧基中的一种，
‑
(CF2CFCl)
n
‑
为具有6
‑
30个三氟氯乙烯重复链段的分子链结构；优选地，所述含氟化合物在原料中所占的质量分数为5％
‑
20％。2.根据权利要求1所述的高性能聚三氟氯乙烯阻水材料，其特征在于，所述含氟化合物的平均分子量为800
‑
4000；优选地，所述含氟化合物在聚三氟氯乙烯表面的接触角<10
°
；优选地，所述含氟化合物的粘度为20mPa
·
s
‑
400mPa
·
s(25℃)。3.根据权利要求1所述的高性能聚三氟氯乙烯阻水材料，其特征在于，所述聚三氟氯乙烯树脂的平均分子量大于10万；优选地，所述聚三氟氯乙烯树脂为粉料或粒料。4.根据权利要求1所述的高性能聚三氟氯乙烯阻水材料，其特征在于，所述高性能聚三氟氯乙烯阻水材料根据成型需要加入不超过2％的有机锡复合稳定剂；优选地，所述高性能聚三氟氯乙烯阻水材料的成型温度不超过280℃时无需加入稳定剂。5.根据权利要求1所述的高性能聚三氟氯乙烯阻水材料，其特征在于，所述高性能聚三氟氯乙烯阻水材料的玻璃化转变温度为75
‑
120℃，熔点为180
‑
238℃，结晶度为25
‑
50％；优选地，所述高性能聚三氟氯乙烯阻水材料的力学性能中拉伸强度≥30...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈佳斌，何露，郭少云，徐若愚，
申请(专利权)人：成都泰伦威新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：