專利名稱：用氟化聚合物涂布液晶聚合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
液晶聚合物(LCP)制作的烤箱器皿可以用一種氟化聚合物來涂布以得到一種具有所謂的不粘結(jié)表面的LCP烤箱器皿部件。
背景技術(shù)：
向熱型(可熔融加工的)液晶聚合物(LCP)因其具有許多良好的性能而受到關(guān)注，包括良好的可熔融加工性能、耐高溫性能、良好的耐化學(xué)品性能、以及良好的阻燃性能。這些性能和其它性能使得這些聚合物特別適用于烤箱器皿和其它用途，其中某些性能或全部性能都是重要的。但是像許多用于烹飪和其它用途的其它材料一樣，食物或其它物品可能會玷污和/或粘在LCP表面上。對于那些廚師來說眾所周知的是通常用一種食物不粘結(jié)在上面的材料如氟化聚合物來涂布與食物接觸的表面，尤其是在烹調(diào)和/或加熱期間。
因為氟化聚合物與其它材料的粘結(jié)不太好，所以通常必須處理基材的表面以改進氟化聚合物層的粘附，有時通過基材的表面處理和/或使用底漆來進行。對于LCP領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，這看上去甚至更困難，因為LCP相對地是化學(xué)穩(wěn)定的，并且眾所周知不能很好地與其它物質(zhì)粘結(jié)。但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)LCP可以用氟化聚合物涂布來獲得足夠良好的粘附以用于烤箱器皿和用于其它用途，即使LCP并非完全被涂布(密封)和/或涉及大面積的表面，而只涂布在一個或多個表面。
日本專利申請3-95954描述了用氟化聚合物來涂布LCP薄膜載體。沒有提及是否只涂布一個表面或者在涂布前先對LCP進行表面處理。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種由向熱型液晶聚合物制造、且用一種氟化聚合物涂料涂布的部件。此部件優(yōu)選是一種烤箱器皿部件。
發(fā)明詳述本文使用的某些術(shù)語及其定義如下“氟化聚合物”是一種含有直接結(jié)合在碳原子上的氟原子的合成聚合物。氟化聚合物優(yōu)選含有至少約25重量％的氟，更優(yōu)選至少約40重量％的氟，且特別優(yōu)選至少約50重量％的氟。一類優(yōu)選的氟化聚合物是全氟化聚合物。
(向熱型)“液晶聚合物”是一種當(dāng)用美國專利4118372中所述的“TOT”試驗進行測試時，表現(xiàn)出各向異性的聚合物。優(yōu)選的LCP是聚酯和聚(酯-酰胺)，且更優(yōu)選聚酯。
任何向熱型LCP均可用于本方法中。合適的向熱型LCP，例如，描述于美國專利3991013、3991014、4011199、4048148、4075262、4083829、4118372、4122070、4130545、4153779、4159365、4161470、4169933、4184996、4189549、4219461、4232143、4232144、4245082、4256624、4269965、4272625、4370466、4383105、4447592、4522974、4617369、4664972、4684712、4727129、4727131、4728714、4749769、4762907、4778927、4816555、4849499、4851496、4851497、4857626、4864013、4868278、4882410、4923947、4999416、5015721、5015722、5025082、5086158、5102935、5110896、和5143956，以及歐洲專利申請356226?？墒褂玫南驘嵝蚅CP包括聚酯、聚(酯-酰胺)、聚(酯-酰亞胺)、和聚甲亞胺。優(yōu)選的向熱型LCP是聚酯或聚(酯-酰胺)，且特別優(yōu)選部分或完全芳香化的聚酯或聚(酯-酰胺)。芳香化是指芳族基團與任何需要連接在芳族基團上的官能團(如醚、酯和酰胺)一起形成LCP的主鏈(骨架)，且脂肪族基團可以連接在芳環(huán)上，如衍生自叔丁基對苯二酚的重復(fù)單元。
在許多情況下優(yōu)選使用具有相對較高熔點的LCP，當(dāng)用差示掃描量熱法在加熱速度為10℃/分鐘測量時，熔點優(yōu)選高于約300℃，更優(yōu)選高于約325℃，甚至更優(yōu)選高于約350℃，且甚至更優(yōu)選高于約400℃，并且其中在二次加熱循環(huán)中吸熱峰被指認(rèn)為熔點。
氟化聚合物可以任何方式使用。例如它可以是加熱和加壓層壓到LCP表面上的一種薄膜。優(yōu)選它是一種微粒材料，可以是一種粉末，或是一種懸浮在(例如在乳液或分散體中)液體如水中的粉末，它通過噴涂(在粉末的情況下靜電噴涂)、用刮涂刀、或者其它可使用的方法施涂在要涂布的LCP表面上。通常通過揮發(fā)除去液體載體后(如果存在)，烘烤涂層直至它形成優(yōu)選粘附在基材上的粘附膜，在此情況下LCP表面是被處理過的。對于含有相對較高量氟的氟化聚合物，烘烤溫度通常相對較高，對于大體上的烘烤時間如10-60分鐘溫度為大于300℃。因此在使用這種涂層的時候優(yōu)選LCP具有相對較高的熔點，以使要涂布的LCP部件不會改變其形狀和/或尺寸。
這種氟化聚合物涂料在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的，例如參見C.P.Izzo，“塑料手冊，彈性體和復(fù)合物(Handbook of Plastics，Elastomersand Composites)”，第三版，C.A.Harper主編，McGraw Hill出版，紐約，1996年，第六章，并且有時包含有助于產(chǎn)生光滑、均勻和粘附的涂層的其它材料。這些其它材料可以包括一種或多種填料、顏料、一種或多種其它聚合物、或者其它材料。氟化聚合物涂料優(yōu)選含有至少10重量％的氟化聚合物，更優(yōu)選至少約25重量％的氟化聚合物，且特別優(yōu)選至少約50重量％的氟化聚合物。這些氟化聚合物涂料和任何相關(guān)的所需材料如底漆都是市售的，如購于納慕爾杜邦公司，威明頓，特拉華州，美國。它們可以是粉末涂料或分散體涂料(分散于水中和/或一種溶劑中)。它們也可以含有多于一種的氟化聚合物。例如一種可使用的涂料是TeflonFEP樹脂末道清漆(FinishClear)，產(chǎn)品號碼#856-200，購于納慕爾杜邦公司，威明頓，特拉華州，美國。
涂布后的LCP制品在需要氟化聚合物表面性能的任何領(lǐng)域內(nèi)均可以使用，如用于應(yīng)該是化學(xué)惰性、具有低的粘結(jié)與之接觸的任何東西的傾向、非污染性、無毒性等等的這種表面。特別是用于烤箱器皿的某些物品，其中氟化聚合物的不粘結(jié)性能已廣為人知并且受到歡迎，用于需要惰性表面和需要低摩擦性能的化學(xué)加工體系中。在許多這些應(yīng)用中，如烤箱器皿，LCP良好的耐高溫性能使之特別可用作制品的基料，且在這種用途中在涂料中使用的氟化聚合物優(yōu)選具有高于約250℃的熔點，以使其在使用中不會熔化?？鞠淦髅笫侵缚梢苑胖迷诳鞠浜?或微波爐中以在通常用于烹飪和/或加熱食物的溫度下使用的物品。在微波爐中使用的物品不需要具有較高的耐高溫性能，所以在此LCP和/或氟化聚合物的熔點優(yōu)選應(yīng)該是大于150℃，更優(yōu)選大于200℃。在其它用途中，如在化學(xué)加工中，LCP和氟化聚合物的所需熔點將取決于在具體用途中所達到的溫度。
優(yōu)選的是烤箱器皿或其它部件并不用氟化聚合物完全涂布(密封)，而是涂布在一個或多個表面上。例如烤箱器皿通常是碗狀或罐狀，優(yōu)選只涂布碗或罐的內(nèi)表面。換句話說，優(yōu)選只涂布通常與食物或食物配料相接觸的表面，特別是在烹飪和/或加熱時。因此氟化聚合物涂層優(yōu)選與食物或暴露于該部件的其它材料接觸。在烤箱器皿用途和其它用途中特別重要的是氟化聚合物在LCP上的粘附甚至在暴露于水之后仍能保持，包括沸水，因為大多數(shù)食物中當(dāng)然含有水。
要涂布的LCP部件優(yōu)選為熔融成型的，即注塑、擠塑、熔融吹塑、熱成型等。注塑部件是優(yōu)選的LCP部件。
用于涂布的氟化聚合物包括聚四氟乙烯，四氟乙烯(TFE)的共聚物如TFE/全氟(丙基乙烯基醚)、TFE/六氟丙烯、TFE/乙烯，以及其它氟化聚合物如聚(氟乙烯)，和聚(偏氟乙烯)。優(yōu)選的氟化聚合物是聚四氟乙烯、TFE/全氟(丙基乙烯基醚)、和TFE/六氟丙烯，特別優(yōu)選的聚合物是TFE/全氟(丙基乙烯基醚)和TFE/六氟丙烯。
LCP可以含有其它材料，這些材料通常是與這些聚合物熔融混合的，諸如填料/增強劑如滑石、玻璃纖維、玻璃片、鈣硅石、粉碎的玻璃纖維、玻璃球、硫酸鈣、云母和二氧化鈦，著色劑和顏料如炭黑和二氧化鈦，穩(wěn)定劑如抗氧化劑，以及其它材料。一種或多種這些材料可以傳統(tǒng)用量存在。在用氟化聚合物涂布前，LCP可以用任意傳統(tǒng)方法來成型，特別是熔融成型如注塑、壓模、吹塑、擠塑以及熱成型。
在某些實施例中，所使用的聚合物具有如下組成(重復(fù)單元)，4，4′-雙酚/對苯二酚/對苯二甲酸/2，6-萘二羧酸/4-羥基苯甲酸，摩爾比為50/50/87.5/12.5/300。該聚合物可以用美國專利5525700中所描述的方法來合成。在實施例中使用下列材料Jetfil575C滑石，購于Luzenac America公司(Englewood，CO，美國)。
TionaRCL4二氧化鈦，一種氯化法金紅石型二氧化鈦，用氧化鋁和一種有機物進行表面處理，購于SMC公司(巴爾的摩，馬里蘭州，美國)。
Ultranox626，一種含有抗氧化劑的磷化合物，購于GE精細化學(xué)品公司。
氟化聚合物涂層在LCP上的粘附通過用剃刀片以“X”形切穿氟化聚合物涂層來檢測。一片Scotch#810搭鏈，3/4英寸(1.91厘米)寬，購于3M公司(圣保羅，MN，美國)，貼在包括“X”形切口的區(qū)域上，用手指壓緊，然后再剝除。如果很少或沒有氟化聚合物涂層被除去或剝松，就認(rèn)為粘附是良好的。
實施例1在一個40mm的ZSK維爾納-普夫萊德雷爾雙螺桿擠出機中將LCP樹脂與滑石、二氧化鈦、Ultranox626亞磷酸鹽穩(wěn)定劑進行化合，該擠出機有一個傳統(tǒng)的輸送原料區(qū)、一個將原料捏合或混合的區(qū)、和一個低壓區(qū)以在真空下將任何揮發(fā)性物質(zhì)從聚合物熔體中排出、以及一個死區(qū)。當(dāng)化合后的組合物通過死區(qū)時，用水噴霧將其淬火，然后用傳統(tǒng)的線料切粒機將其切成粒料。擠出機機筒和死區(qū)的溫度保持在約340℃。在將粒料模塑之前，于真空爐中用氮氣吹掃在100-130℃下將粒料干燥過夜大約16小時。LCP組合物包含(均為重量百分?jǐn)?shù))54.7％LCP、40.0％Jetfil575C滑石、5.0％TionaRCL4二氧化鈦、和0.30％Ultranox626。在6盎司(171克)的單螺桿注模機中將這些圓盤模塑，機筒溫度為345℃，噴嘴溫度為345-350℃，模塑溫度為115℃，螺桿速度為120rpm，注射推進時間為1.5秒，注射時間為5秒，保留時間為10秒，開模時間約為3秒。注射推進壓力為35Mpa，注射壓力為28Mpa，背壓為350Kpa。
四個注塑成型的圓盤，直徑為10.2厘米，厚0.16厘米，在循環(huán)空氣爐中于250℃加熱老化8小時，然后在315℃加熱30分鐘。圓盤用EMC涂料公司(Newport，特拉華州，美國)出品的EMC-128涂料體系涂布，此涂料體系據(jù)信含有TeflonFEP，這是TFE和六氟丙烯的一種共聚物，其熔點大約為275℃，由納慕爾杜邦公司(威明頓，特拉華州，美國)出品。將涂布在LCP上的氟化聚合物涂層于310℃的溫度下烘烤30分鐘。涂布氟化聚合物之前，LCP表面先用Teflon黑色底漆(Primer Black，產(chǎn)品號#420-703，購于納慕爾杜邦公司，威明頓，特拉華州，美國)涂布。氟化聚合物涂層較好地粘附在LCP上。其中一個圓盤浸泡在沸水中2小時，浸泡后氟化聚合物在LCP上的粘附?jīng)]有明顯的改變，或者說圓盤的外觀沒有明顯改變。
實施例2所使用的聚合物具有如下組成(重復(fù)單元)4，4′-雙酚/對苯二酚/對苯二甲酸/2，6-萘二羧酸/4-羥基苯甲酸，摩爾比為50/50/85/15/300。按照與實施例1的LCP相同的方法將其加工。它含有45重量％的玻璃纖維和5重量％的二氧化鈦。通過類似于實施例1的板的方法模塑成10厘米×10厘米×3毫米厚的板。兩塊板在250℃于空氣中加熱老化8小時。其中一塊板按照實施例1用氟化聚合物涂布，另一塊板以同樣的方式涂布只是不使用底漆。第三塊板在250℃于氮氣中加熱老化8小時，然后以類似的方式用氟化聚合物涂布。在所有三塊板中均得到了氟化聚合物涂層在LCP上的良好粘附。
權(quán)利要求
1.一種由向熱型液晶聚合物制作并且用一種氟化聚合物涂料涂布的部件。
2.如權(quán)利要求1中所述的部件，其中所述部件是一種烤箱器皿部件。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的部件，其中所述氟化聚合物是一種全氟化聚合物。
4.如權(quán)利要求3中所述的方法，其中所述全氟化聚合物是聚四氟乙烯或四氟乙烯的一種共聚物。
全文摘要
液晶聚合物部件可以用氟化聚合物涂布。氟化聚合物涂布后的部件用于化學(xué)加工設(shè)備和烤箱器皿。
文檔編號A47G19/00GK1364181SQ00810185
公開日2002年8月14日 申請日期2000年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月12日
發(fā)明者M·G·瓦戈納, S·G·科蒂斯 申請人:納幕爾杜邦公司