全氟聚合物乳液的制备方法、全氟弹性体及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种全氟聚合物乳液的制备方法、全氟弹性体及其制备方法，属于高分子材料领域，全氟聚合物乳液的制备方法包括：将含氟的第一共聚单体在引发剂的作用下和乳化剂进行乳液聚合反应，制得胶粒直径为纳微米分布的全氟种子聚合物，将该全氟种子聚合物作为核；向含有所述核的乳液中，加入第二共聚单体、乳化剂、卤化物单体和链转移剂，通过增容反应在所述核外形成壳的结构，至反应结束得到核壳结构的全氟聚合物乳液其中，核中聚四氟乙烯的比例不小于80wt%，壳中聚四氟乙烯比例不大于60wt%。通过本申请的处理方案，具有优异复合机械性能和化学稳定性。械性能和化学稳定性。械性能和化学稳定性。

【技术实现步骤摘要】
全氟聚合物乳液的制备方法、全氟弹性体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种全氟聚合物乳液的制备方法、全氟弹性体及其制备方法。

技术介绍

[0002]全氟醚橡胶是四氟乙烯(TFE)、全氟烷基乙烯基醚(PAVE)、交联单体如全氟苯基乙烯基醚(CF2CFOC6F5)以及全氟苯氧丙基乙烯基醚(PTVE)等的共聚产物。类似于聚四氟乙烯PTFE，全氟醚橡胶分子链上所有的氢原子均被氟原子所取代以使得其具有良好的耐热性能和耐化学介质性能。不同的是，全氟醚橡胶分子主链和侧链上的醚基结构可以使其在交联过程中形成三维网络而赋予其优异的橡胶弹性。
[0003]从分子结构上看，由于全氟醚橡胶的大分子链上没有氢原子而使其整体表现出强惰性;另外由于F原子的半径比取代前的H原子大很多，大分子链在排列时呈成螺旋状，C
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C键基本被F原子组成的外壳所包围，而使得全氟醚橡胶表现出显著的耐化学介质性能。类似于PTFE，虽然全氟醚橡胶能耐受几乎所有的化学介质，包括各种醚、酮、芳香类、强酸强碱以及其他橡胶所不能耐受的各类溶剂如卤代烃等，但其机械性能如触变性表现不佳。
[0004]实际应用中，为了配合不同领域和工况的特殊要求，橡胶密封材料和制品必须具有十分广泛的适用性。密封装置的使用性能与橡胶密封制品的质量直接相关，一旦密封失效，不仅会发生各种泄漏，甚至还可能导致恶劣的后果。全氟醚橡胶由于其优异的各项性能，在航空航天、化工、石油、半导体等领域得到了越来越广泛的应用，尤其是在各种苛刻条件下的应用，解决了以往难以解决的密封问题。随着科技的不断发展和进步，全氟醚橡胶作为性能优良的橡胶密封材料将在更多的领域得到广泛应用。基于此，在一些活性介质等极端环境下，氟橡胶需要满足具有苛刻的化学稳定性和触变性等机械强度等要求，这已成为氟橡胶攻克的难点。

技术实现思路

[0005]因此，为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种具有优异复合机械性能和化学稳定性的全氟聚合物乳液的制备方法、全氟弹性体及其制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种全氟聚合物乳液的制备方法，其特征在于，包括：将含氟的第一共聚单体在引发剂的作用下和乳化剂进行乳液聚合反应，制得胶粒直径为纳微米分布的全氟种子聚合物，将该全氟种子聚合物作为核；向含有所述核的乳液中，加入第二共聚单体、乳化剂、卤化物单体和链转移剂，通过增容反应在所述核外形成壳的结构，至反应结束得到核壳结构的全氟聚合物乳液，所述乳化剂为离子型表面活性剂、非离子表面活性剂或者它们的复配物，所述卤化物单体为氯代三氟乙烯、氯代乙烯、丙烯、异丁烯和含溴或含碘的硫化部分单体中的至少一种，所述含溴或含碘的硫化部分单体包括CF2=CFOCF2CF2CF2OCF2Br、1
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溴
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2，2
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二氟乙烯、溴代三氟乙烯、4
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溴
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1，1，2
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三氟丁烯
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1、2
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溴全氟(乙基乙烯基)醚、3
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溴全氟(丙基乙烯基)醚和4
‑
碘
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3，3，4，4
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四氟丁烯，其中，核中聚四
氟乙烯的比例不小于80wt%，壳中聚四氟乙烯比例不大于60wt%。
[0007]在一个实施例中，所述第一共聚单体为四氟乙烯、或者四氟乙烯和全氟苯氧丙基乙烯基醚和/或全氟烷基乙烯基醚。
[0008]在一个实施例中，所述第二共聚单体为四氟乙烯，以及六氟丙烯、全氟苯氧丙基乙烯基醚、全氟烷基乙烯基醚中的至少一种。
[0009]在一个实施例中，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。
[0010]在一个实施例中，所述乳化剂为离子型表面活性剂和非离子表面活性剂的复配物，离子型表面活性剂为全氟辛酸盐、烷基磺酸盐、高级脂肪酸盐、烷基硫酸酯盐和/或含氟醚碳酸，非离子表面活性剂为聚氧乙烯高级脂肪酸酯和/或聚氧乙烯烷基醚。
[0011]在一个实施例中，所述链转移剂为甲醇、甲酸甲酯、乙酸叔丁酯、亚甲基碘、全氟烷基碘和1，4
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二碘全氟
‑
丁烷中至少一种，添加量为所述第二共聚单体总物质的量的0.01%
‑
3.0wt%。
[0012]在一个实施例中，所述将含氟的第一共聚单体在引发剂的作用下进行乳液聚合反应，制得胶粒直径为纳微米分布的全氟种子聚合物，将该全氟种子聚合物作为核，包括：将乳化剂和水按28
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37:65
‑
70的重量比例混合均匀并加热至40℃~50℃，形成乳液；在预设压力下（0.5
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6.0MPa）把非四氟乙烯单体通入所述乳液中，得到混合液；在反应釜中加入所述混合液体积50%
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70%的去离子水和pH调节剂，所述pH调节剂控制整个体系的pH为弱酸性，调节反应釜中的氧含量小于20ppm，将反应釜内温度升至80
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90℃，向反应釜内中加入四氟乙烯使釜内压力升至2.0
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5.0MPa；其中，所述四氟乙烯的添加量和非四氟乙烯单体的添加量重量份数为60
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100：0
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40；所述四氟乙烯的添加量和非四氟乙烯单体的添加量的总份数不大于100份；将所述混合液加入所述反应釜，加入引发剂反应；在反应过程中加入四氟乙烯维持所述釜内压力在2.0
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5.0MPa，并控制所述釜内温度在50
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120℃至反应结束，得到全氟聚合物核。
[0013]在一个实施例中，所述向含有所述核的乳液中，加入第二共聚单体、乳化剂、卤化物单体和链转移剂，通过增容反应在所述核外形成壳的结构，至反应结束得到核壳结构的全氟聚合物乳液，包括：将卤化物单体加入链转移剂；在反应过程中加入设定比例的所述第二共聚单体，维持所述釜内压力在2.0
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5.0MPa，并控制所述釜内温度在50
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120℃至反应结束，得到核壳结构的全氟聚合物乳液。
[0014]一种全氟弹性体的制备方法，将全氟聚合物乳液进行电解质凝聚后洗涤、真空干燥，塑炼成型得到全氟弹性体，其中，所述全氟聚合物乳液为上述的全氟聚合物乳液。
[0015]一种全氟弹性体，其特征在于，所述全氟弹性体包括核和壳，所述核由聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯组成；所述壳由多元全氟单体聚合物组成；其中核中聚四氟乙烯的比例不小于80wt%，壳中聚四氟乙烯比例不大于60wt%。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：通过调整单体结构、改变反应温度等措施有效控制了氟橡胶的结构，制备出具有核壳结构的全氟弹性体，以种子聚合物为核，在保持全氟弹性体的优异性能基础上，增强全氟弹性体的机械性能，同时降低成本；并在种子聚合物外形成壳，使得制备的弹性体具有较高的弹性，断裂伸长率大于50％，当外力撤除后形状能够回复且复原性良本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全氟聚合物乳液的制备方法，其特征在于，包括：将含氟的第一共聚单体在引发剂的作用下和乳化剂进行乳液聚合反应，制得胶粒直径为纳微米分布的全氟种子聚合物，将该全氟种子聚合物作为核；向含有所述核的乳液中，加入第二共聚单体、乳化剂、卤化物单体和链转移剂，通过增容反应在所述核外形成壳的结构，至反应结束得到核壳结构的全氟聚合物乳液，所述乳化剂为离子型表面活性剂、非离子表面活性剂或者它们的复配物，所述卤化物单体为氯代三氟乙烯、氯代乙烯、丙烯、异丁烯和含溴或含碘的硫化部分单体中的至少一种，所述含溴或含碘的硫化部分单体包括CF2=CFOCF2CF2CF2OCF2Br、1
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溴
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2，2
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二氟乙烯、溴代三氟乙烯、4
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溴
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1，1，2
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三氟丁烯
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1、2
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溴全氟(乙基乙烯基)醚、3
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溴全氟(丙基乙烯基)醚和4
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碘
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3，3，4，4
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四氟丁烯，其中，核中聚四氟乙烯的比例不小于80wt%，壳中聚四氟乙烯比例不大于60wt%。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一共聚单体为四氟乙烯、或者四氟乙烯和全氟苯氧丙基乙烯基醚和/或全氟烷基乙烯基醚。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二共聚单体为四氟乙烯，以及六氟丙烯、全氟苯氧丙基乙烯基醚、全氟烷基乙烯基醚中的至少一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乳化剂为离子型表面活性剂和非离子表面活性剂的复配物，离子型表面活性剂为全氟辛酸盐、烷基磺酸盐、高级脂肪酸盐、烷基硫酸酯盐和/或含氟醚碳酸，非离子表面活性剂为聚氧乙烯高级脂肪酸酯和/或聚氧乙烯烷基醚。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述链转移剂为甲醇、甲酸甲酯、乙酸叔丁酯、亚甲基碘、全氟烷基碘和1，4
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二碘全氟
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丁烷中至少一种，添加量为所述第二共聚单体总物质的量的0.01%
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【专利技术属性】
技术研发人员：张丽娇，修国华，
申请(专利权)人：上海森崚半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：