Polymerisatieproces in suspensie voor de productie van polytetrafluorethyleen (PTFE)

Polymerisatieproces in suspensie voor de productie van polytetrafluorethyleen (PTFE)

I. Specifiek proces voor polymerisatie in suspensie van PTFE

1. Overzicht van het proces

De polymerisatie van de suspensie omvat de polymerisatie vanTetrafluorethyleen (TFE)in eenwaterig mediummet eenvrije radicalen initiatorom te vormenPTFE-deeltjesHet eindproduct is eenwitte korrelhars (middelgrote of fijne deeltjes), die drogen en naverwerking vereisen voor toepassingen zoals:compressievorming.

2. Processtappen

(1) Voorbereiding van grondstoffen

• Monomeer:
  • Tetrafluorethyleen (TFE, C)₂F₄), hoge zuiverheid (> 99,9%), met verwijderde remmers (bijv. terpenen).
• Gemiddeld:
  • Ontgijnd water, vrij van verontreinigingen (bijv. metalen ionen).
• Initiatiefnemer:
  • Persulfaten(bijv. ammoniumpersulfaat, kaliumpersulfaat) oforganische peroxiden.
• Additieven (facultatief):
  • Dispersiestabilisatoren(bijv. fluoridezouten zoals NH4PF6).
  • Buffers(bijv. natriumbicarbonaat om de pH van 6·8 te behouden).

(2) Voorbereiding van de reactor

• Gebruik eenhoogdrukreactor van roestvrij staalmetroeren,temperatuurcontrole, endrukbewakingssystemen.
• De reactor wordt schoongemaakt metstikstofnaarzuurstof verwijderenen het risico op explosie minimaliseren.

(3) Polymerisatie reactie

• Opladen: Voeg gedieoniseerd water, initiator en additieven toe aan de reactor.
• Monomeer InleidingIntroductieTFE gas langzaamonder1.5·3.0 MPa- Druk.
• Reactieomstandigheden:
  • Temperatuur: 50°C tot 90°C (meestal70°C tot 80°C)).
  • Roer snelheid: 200 ‰ 500 t/min.
  • Duur: 4 ∙ 12 uur (afhankelijk van het doel)moleculair gewicht)).

(4) Beëindiging van de reactie

• Hou op.monomeervoederwanneer de polymerisatie is voltooid (oordeel:Drukdaling)).
• Ventilatieovertollig gasen koel de reactor af.

(5) Naverwerking

• Afscheid: Filter of centrifuge om PTFE-deeltjes te isoleren.
• Wassen: Spoelen metgedeioniseerd waterom resterende initiatoren te verwijderen.
• Drogen: droog op100°C tot 150°C(vermijd temperaturen> 260°Com ontbinding te voorkomen).
• Grijpen/slijpen: Verwerking totmiddelgrote (20~300 μm) of fijne deeltjes.

3. Referentie van procesparameter

II. Belangrijkste chemische stoffen

1Tetrafluoroethyleen (TFE, C)₂F₄)

• De rol: Eénmalige monomeer voor de synthese van PTFE.
• Eigenschappen:
  • Kleurloos gas, kookpunt-76,3°C.
  • Zeerreactief en brandbaar.
• Verplichtingen:
  • Zuiverheid> 99,9%, incilinders met een remmerom polymerisatie te voorkomen.

2. Initiatiefnemers

• Veel voorkomende soorten:
  • Ammoniumpersulfaat (APS): Wateroplosbaar, genereert radicalen via thermische ontbinding.
  • KaliumpersulfaatStabiel voor:hoge temperatuurreacties.
  • Biologische peroxiden(bijv. benzoylperoxide).
• Dosering: 0,01·0,1% vanmonomeermassa.

3. watermedium

• Verplichtingen:Ontgijnd watermet geleidbaarheid< 1 μS/cmom besmetting te voorkomen.

4. Additieven (facultatief)

• Dispersiestabilisatoren:
  • Fluoridezouten(bijv. NH4PF6) vooruniformiteit van deeltjes.
• Buffers:
  • natriumbicarbonaatte handhavenpH 6·8.

III. Voorzorgsmaatregelen

1. Veiligheidsmaatregelen

• TFE-explosierisico:
  • De zuiveringzuurstofmet stikstof.
  • Vermijdvonken of hoge temperaturen (> 25°C).
• Toxische gasvrijstelling:
  • Afbraak boven 260°Ckan vrijkomenPerfluoriso-butyleen (PFIB), azeer giftig gas.
  • Opereren ingeventileerde ruimtesmetbehandeling van uitlaatgassen.
• Persoonlijke beschermingsmiddelen:
  • Beschermende kleding, maskers en handschoenenvereist voor exploitanten.

2. Procescontrole

• Temperatuurcontrole:
  • < 50°CLangzame reactie.
  • > 90°C: Verminderd moleculair gewicht.
• Beheersing van druk:
  • > 3,5 MPa: Apparatuurrisico.
  • < 1,5 MPa: Oorzakenonevenwichtige verspreiding.
• Roer snelheid:
  • Onvoldoende roerenLeidt tot:deeltjesagglomeratie.
  • Overmatig roeren: Inlaat van lucht kanpolymerisatie remmen.

3. Productkwaliteitscontrole

• PartikelgrootteAanpassen.roereneninitiatorconcentratie.
• Verwijdering van restinitiatorenZorg voor een grondigewassen.
• VochtgehalteZorg ervoor datvolledig drogenom te voorkomenvormdefecten.

4Afvalbeheer

• AfvalwaterNeutraal voor ontslag.
• Uitlaatgassen: Herstel zonder reactieTFEviacondensatieofverbranding.

IV. Beginsel van chemische reactie

1Inwijding.

(NH4) 2S2O8→2SO4−⋅+2NH4+(NH4) 2S2O8 → 2SO4−cdot + 2NH4+

(Persulfaat ontbindt tot sulfaatradicalen)

2. Ketenverspreiding

R⋅+nCF2=CF2→R−(CF2−CF2)n⋅Rcdot + nCF2=CF2 → R-(CF2-CF2)ncdot

(Radicaal reageren metTFE-monomeren, waardoor een groeiende polymerketen wordt gevormd)

3- De keten is beëindigd.

R−(CF2−CF2)n⋅+R−(CF2−CF2)m⋅→R−(CF2−CF2)n+m−RR-(CF2-CF2)ncdot + R-(CF2-CF2)mcdot → R-(CF2-CF2)n+m-R

(Polymerketens combineren, waardoorPTFE met een hoog moleculair gewicht)).

4. Eindproduct

• PTFE met een hoog moleculair gewicht(10⁶–107 g/mol)).