СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЫПУЧЕГО ФОРМОВОЧНОГО ПОРОШКА НА ОСНОВЕ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА Российский патент 2000 года по МПК C08J3/12 C08L27/18 C08K5/32 

Изобретение относится к способу получения сыпучих формовочных порошков, содержащих, по меньшей мере, один политетрафторэтилен или модифицированный политетрафторэтилен, пригодный для изготовления спекающихся деталей.

В случае полимеров тетрафторэтилена (ТФЭ) различают два типа полимеров, а именно перерабатываемые из расплава термопласты и неперерабатываемые из расплава полимеры, в первую очередь гомополимер, политетрафторэтилен (ПТФЭ), а также так называемые "модифицированные" ТФЭ - полимеры, содержащие другие (другой) сомономеры (сомономер) в таком количестве, чаще всего < 2 мол.%, предпочтительно < 0,5 мол.%, что полимер остается неперерабатываемым из расплава. Такими сомономерами являются, например, хлортрифторэтилен, гексафторизобутилен, перфторбут-1- ен, простой перфторалкилперфторвиниловый эфир с перфторалкильным остатком с 1-5 С-атомами, в особенности перфторалкилперфторвиниловый эфир и гексафторпропилен. Изобретение относится к неперерабатываемым из расплава полимерам, обладающим кажущейся вязкостью расплава по меньшей мере 1•10⁸ Па•с при 380^oC, измеренной по испытанию на ползучесть (Ajroldi, J.Appl. Polym. Sci., 14 (1970), S.79).

Для получения формовочных порошков используют полимеры тетрафторэтилена, полученные суспензионной полимеризацией, которые в виде сырого полимеризата со средним размером частиц примерно 800-1200 мкм и выше, подвергают размельчению, например, в молотковой мельнице или устройстве для резки в мокром состоянии, до среднего размера частиц 20-100 мкм.

Используемые в случае необходимости наполнители также должны находиться в тонкоизмельченном виде, т.е. иметь размер частиц примерно как и измельченный полимер.

Полученная смесь трудно поддается переработке, поэтому ее агломерируют. Из заявок США А-3357857 и США А-3781258 известна агломерация смесей, согласно которой предварительно смешанный с наполнителями полимерный порошок суспендируют в жидкой среде, состоящей из воды и органической жидкости, причем эта органическая жидкость должна смачивать полимерный порошок и при этом растворяться в воде самое большее до 15% масс., предпочтительно до 3% масс.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения сыпучего формовочного порошка путем агломерации в водной среде, содержащей поверхностно-активное вещество, порошок политетрафторэтилена, возможно модифицированного, с последующим высушиванием полученного агломерата (заявка США А-3882217). В качестве поверхностно-активного вещества используют летучие неионные поверхностно-активные вещества, наиболее пригодными являются конденсаты этиленоксида с алкилфенолами или высшими спиртами, что способствует уменьшению изменения окраски.

В настоящее время показано, что с помощью определенных летучих поверхностно-активных средств цвиттер-ионного характера, а именно триалкиламиноксидов, можно в значительной степени подавлять изменение окраски, чем в случае известных оксэтилатов. Триалкиламиноксиды являются известными поверхностно-активными веществами. Обычно их получают путем окисления соответствующих третичных аминов в водных растворах перекиси водорода (заявки США А-3215741 и США А-3283007) и используют в качестве эмульгаторов для водных дисперсий при отделке текстиля (заявка ЕР-А-471416), в качестве средств для отделки волокна (заявка ЕР-А-229340) или в качестве диспергаторов для импрегнирования пряжи и текстильных полотен, а также для концентрирования дисперсий фторполимеров (заявка США А-5219910).

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения сыпучего формовочного порошка на основе политетрафторэтилена, способствующего уменьшению изменения окраски получаемого порошка, пригодного в частности для изготовления спекающихся деталей.

Поставленная задача достигается способом получения сыпучего формовочного порошка путем агломерирования высокодисперсного несыпучего порошка по меньшей мере из одного политетрафторэтилена или модифицированного политетрафторэтилена, и в случае необходимости наполнителя, в водной среде, содержащей в качестве поверхностно-активного вещества триалкиламиноксид в количестве 0.1 - 2% от массы политетрафторэтилена, с последующим высушиванием агломерата.

Предпочтительно используют триалкиламиноксид общей формулы R¹R²R³N--->O, в которой R¹ обозначает алкильный остаток с 6-22 C-атомами или смесь таких алкильных остатков, R² имеет значение R¹ или обозначает алкильный остаток с 1-4 C-атомами, R³ обозначает алкильный остаток с 1-4 C-атомами. Наиболее предпочтительно R² и R³ обозначают метильные группы.

Предпочтительно высушенный агломерат используют для изготовления спекающихся деталей.

Используемые до настоящего времени в качестве поверхностно-активных веществ оксэтилаты разлагаются при нагревании на воздухе с образованием нежелательных летучих и твердых продуктов, причем летучие продукты могут осаждаться на более холодных поверхностях по пути отходящего воздуха.

В противоположность этому используемые согласно изобретению алкиламиноксиды намного более летучи и разлагаются только на легколетучие и нетоксичные продукты.

Преимуществом настоящего изобретения является также возможность удаления аминоксидов из формованных изделий благодаря их более высокой летучести уже при высушивании при температуре примерно до 150^oC. Отделение летучих при более низкой температуре требует меньших затрат на аппаратурное оформление, чем отделение летучих в процессе спекания. Удаление алкиламиноксидов при более низких температурах наиболее предпочтительно, когда стремятся получить более мягкое зерно формовочных полимеров и улучшенные механические свойства спекаемых изделий.

Предлагаемый согласно изобретению способ позволяет значительно улучшить положение, связанное с изменением окраски формованных изделий при спекании по сравнению с уровнем техники.

Если согласно изобретению необходимо получить формовочный порошок, содержащий наполнитель, обычно используют сажу, графит, угольный порошок, слюду, тальк, стекло в виде порошка, волокна, массивные или полые шарики; диоксид кремния, например, в форме кварца; силикаты, оксиды металлов и двойные оксиды металлов, как оксид железа, оксид кобальта, оксид хрома, оксид алюминия, оксид титана, триоксид сурьмы, оксид свинца; кобальтовый синий, ультрамарин; органические пигменты, как бензидиновые или фталоцианиновые красители, солеобразные вещества, как титанат калия или бария, далее также металлы в форме чешуек, флокенов (хлопьев) или порошков, как бронза, медь, алюминий или латунь, а также синтетические волокна на устойчивых к высоким температурам синтетических материалов, как, например, полиимидные или арамидные волокна.

Массовая доля наполнителя, в расчете на сумму из полимера и наполнителя, составляет вплоть до 75% масс., предпочтительно 5-70% масс., в особенности 15-60% масс.

Приготовление предлагаемого согласно изобретению формовочного порошка можно осуществлять само по себе известными способами, например, по способу патента США А-З 882 217.

Предпочтителен способ получения сыпучего формовочного порошка, при котором тонкодисперсный, несыпучий порошок по меньшей мере из одного, в случае необходимости модифицированного, политетрафторэтилена агломерируют в водной среде, которая содержит по меньшей мере один триалкиламиноксид, и агломераты высушивают.

Изобретение поясняется подробнее в нижеследующих примерах.

Пример 1
1,5 кг высокодисперсного, полученного суспензионной полимеризацией ПТФЭ (d⁵⁰ = 20-30 мкм) смешивают с 500 г высокодиспресного угля (d₅₀ = 20-30 мкм) в флюидсмесителе. Образующуюся несыпучую гомогенную смесь смешивают с 900 г 0,5 масс.%-ного раствора лаурилдиметиламиноксида и интенсивно перемешивают. Полученный влажный порошок подвергают вальцеванию и высушивают при 180^oC в течение 12 часов. После этого охлажденный продукт путем просеивания освобождают от крупного и мелкого материала. Полученные в результате агломераты имеют средний диаметр частиц 700 мкм, насыпной вес 600 г/л и хорошую сыпучесть.

Свойства формовочного порошка могут изменяться в зависимости от рода и продолжительности вальцевания в известных пределах.

Пример 2
1,5 кг высокодисперсного, полученного суспензионной полимеризацией, ПТФЭ (d₅₀ = 20-30 мкм) смешивают с 500 г размолотого стекловолокна (d₅₀ = 30-50 мкм) в флюидсмесителе. Образующуюся несыпучую смесь смешивают с 900 г 0,5 масс.%-ного раствора цетилдиметиламиноксида и интенсивно перемешивают. Полученный в результате влажный порошок подвергают вальцеванию и высушивают при 280^oC в течение 12 часов. Затем охлажденный продукт путем просеивания освобождают от крупного и мелкого материала. Полученные агломераты имеют средний диаметр частиц 790 мкм, насыпной вес 600 г/л и хорошую сыпучесть.

Пример 3
0,8 кг высокодисперсного, полученного суспензионной полимеризацией ПТФЭ (d₅₀ = 20-30 мкм) смешивают с 1,2 кг мелкого бронзового порошка (d₅₀ = 30-50 мкм) в флюидсмесителе. Образовавшуюся несыпучую смесь смешивают с 800 г 0,5 масс.%-ного раствора цетилдиметиламиноксида и интенсивно перемешивают. Полученный в результате влажный порошок подвергают вальцеванию и высушивают при 280^oC в течение 12 часов. Затем охлажденный продукт путем просеивания освобождают от крупного и мелкого материала. Полученные агломераты имеют средний диаметр частиц 750 мкм, насыпной вес 1100 г/л и хорошую сыпучесть.

Описывается способ получения сыпучего формовочного порошка путем агломерирования высокодисперсного несыпучего порошка по меньшей мере из одного политетрафторэтилена или модифицированного политетрафторэтилена, и в случае необходимости наполнителя, в водной среде, содержащей поверхностно-активное вещество, с последующим высушиванием агломерата, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют триалкиламиноксид в количестве 0,1 - 2% от массы политетрафторэтилена. Используемые согласно изобретению аминокислоты намного более летучие, чем до сих пор используемые оксиэтилаты, что позволяет упростить способ их удаления из формованных изделий при более низких температурах и повысить их качество. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ получения сыпучего формовочного порошка путем агломерирования высокодисперсного несыпучего порошка по меньшей мере из одного политетрафторэтилена или модифицированного политетрафторэтилена, и в случае необходимости наполнителя, в водной среде, содержащей поверхностно-активное вещество, с последующим высушиванием агломерата, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют триалкиламиноксид в количестве 0,1 - 2% от массы политетрафторэтилена. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют триалкиламиноксид общей формулы
R¹R²R³N --> 0,
в которой R¹ обозначает алкильный остаток с 6-22 C-атомами;
R² имеет значение R¹ или обозначает алкильный остаток с 1-4 C-атомами;
R³ обозначает алкильный остаток с 1-4 C-атомами. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что высушенный агломерат используют для изготовления спекающихся деталей.