Dispersiepolymerisatiemethode voor de productie van polytetrafluorethyleen (PTFE)
2025-03-11
Dispersiepolymerisatiemethode voor de productie van polytetrafluorethyleen (PTFE)
I. Overzicht
De dispersiepolymerisatiemethode is een alternatief voor de suspensiepolymerisatie voor de productie van PTFE.Het maakt gebruik van tetrafluoroethyleen (TFE) als monomeer in een waterig medium met een oppervlakteactief middel (dispergeermiddel) om een stabiele colloïdale dispersie van fijne PTFE-deeltjes te creërenHet resulterende product is een melkelijke emulsie of latex, die gewoonlijk deeltjes bevat die kleiner zijn dan die van de polymerisatie van de suspensie (0,05-0,5 μm),die kan worden gekoagulaat en gedroogd tot fijn poeder of rechtstreeks kan worden gebruikt als dispersie voor coatings en andere toepassingen.
GemiddeldDeioniseerde water, hoge zuiverheid om ionische interferentie te voorkomen.
Initiatiefnemer: in water oplosbare persulfaten (bijv. ammoniumpersulfaat, APS) of redoxsystemen (bijv. persulfaat met reducerende stoffen zoals natriumbisulfiet).
oppervlakteactief middel: Fluorineerde oppervlakteactieve stoffen (bijv. perfluorooctanozuur, PFOA of het ammoniumzout daarvan), typisch 0,05-0,5% gewichts, ter stabilisatie van de emulsie.
Additieven: Buffers (bijv. ammoniumhydroxide) of ketenoverdraagmiddelen (optioneel, voor de controle van het moleculair gewicht).
(2) Voorbereiding van de reactor
Reactor: Autoclaaf van roestvrij staal, uitgerust met snel roeren, temperatuurregeling en drukregeling (tot 3,5 MPa).
Zuivering: Vul met stikstof om zuurstof te verwijderen, wat de polymerisatie remt.
(3) Polymerisatie reactie
Opladen: Voeg gedeioniseerd water, oppervlakteactief middel en initiator toe aan de reactor en roer vervolgens om een homogeen mengsel te vormen.
Monomeervoeder: Het TFE-gas wordt onder gecontroleerde druk (1,0-3,5 MPa) ingevoerd met behoud van krachtige roeren (500-1000 tpm).
Reactieomstandigheden:
Temperatuur: 50-100°C (typisch 70-85°C), afhankelijk van de ontbindingsgraad van de initiator.
Druk: 1,0-3,5 MPa om ervoor te zorgen dat TFE in de waterfase verspreid blijft.
Duur: 2-8 uur, totdat het gewenste vaste stoffengehalte (20-40 gewichtspercenten PTFE) is bereikt.
Reactieproces: TFE polymeriseren tot kleine PTFE-deeltjes die worden gestabiliseerd door oppervlakteactieve micelles en vormen een stabiele latex.
(4) Beëindiging van de reactie
Stop de TFE-toevoer wanneer het doelgehalte aan vaste stoffen is bereikt (gecontroleerd via drukverlies of reactiesnelheid).
(5) Naverwerking
Direct gebruik: De PTFE-dispersie (latex) kan als zodanig worden gebruikt voor coatings, impregnatie of filmgieten.
Coagulatie: Voeg elektrolyt toe (bijv. ammoniumcarbonaat) of gebruik mechanische scheer om de emulsie te destabiliseren, waardoor PTFE-deeltjes zich samenvoegen.
Wassen: Gecoaguleerd PTFE wordt met gedeïoniseerd water gespoeld om oppervlakteactieve stoffen en initiatorresiduen te verwijderen.
Drogen: Drogen bij 100-150°C tot fijn PTFE-poeder (deeltjesgrootte 0,1-0,5 μm).
Optioneel frezen: Vermal het gedroogde poeder voor gelijkmatigheid indien nodig.
2. Referentie van procesparameter
Parameter
Bereik
Reactiedruk
10,0-3,5 MPa
Reactietemperatuur
50-100°C
Roer snelheid
500 tot 1000 t/min
Vaste stoffen
20-40% (t)
Droogtemperatuur
100-150°C
III. Belangrijkste chemische stoffen
1.Tetrafluoroethyleen (TFE, C2F4)
De rol: Monomeer voor PTFE-synthese.
Eigenschappen: Kleurloos, ontvlambaar gas met een kookpunt van -76,3°C, zeer reactief.
Verplichtingen: Reinheid > 99,9%, onder druk bewaard met voor gebruik verwijderde remmers.
Dosering: 0,01-0,1% van de massa van de monomeer, aangepast aan de deeltjesgrootte en het moleculaire gewicht.
3. oppervlakteactief middel
Gemeenschappelijke keuze: Perfluoroktaanzuur (PFOA) of zouten daarvan (historisch gebruikt; moderne processen kunnen gebruikmaken van milieuvriendelijke alternatieven zoals oppervlakteactieve stoffen op basis van perfluorether).
De rol: stabiliseert PTFE-deeltjes in water en voorkomt agglomeratie.
Concentratie: 0,05-0,5% van het gewicht van de dispersie.
4.Watermedium
Verplichtingen: Deionisatie, geleidbaarheid < 1 μS/cm, om besmetting te voorkomen.
De rol: oplosmiddel en warmteoverdraagmiddel.
IV. Productkenmerken
Partikelgrootte: 0,05-0,5 μm (veel kleiner dan PTFE-suspensies).
Formulier: Stabiel latex (20-40% vaste stoffen) of fijn poeder na stolling.
Toepassingen: coatings, films, vezels of additieven in composieten (niet geschikt voor compressievorming zonder verdere verwerking).
V. Voorzorgsmaatregelen
1. Veiligheid
TFE-gevaren: Explosieven in aanwezigheid van zuurstof; zuiver de reactor met stikstof en vermijd vonken of hoge temperaturen (> 25°C) tijdens de opslag.
Toxische bijproducten: ontbinding boven 260°C kan giftige gassen vrijgeven (bv. TFE, perfluoriso-butyleen); zorgen voor een goede ventilatie en uitlaatgasbehandeling.
Beschermingsmiddelen: Werknemers moeten handschoenen, maskers en beschermende kleding dragen.
2. Procescontrole
Temperatuur: Overmatige hitte (> 100°C) vermindert het moleculair gewicht; te laag (< 50°C) vertraagt de reactie.
Roeren: Onvoldoende roeren veroorzaakt deeltjesagglomeratie; overmatig snijden kan de emulsie destabiliseren.
Oppervlakteactieven: Te weinig leidt tot stolling tijdens de reactie; te veel verhoogt de kosten en residuen.
3. Productkwaliteit
Deeltjesuniformiteit: Gecontroleerd door de concentratie van de oppervlakteactieve stof en de roer snelheid; onregelmatige deeltjes beïnvloeden de coating prestaties.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!
