Polytetrafluoroetilen (PTFE) üretimi için dispersiyon polimerizasyon yöntemi
2025-03-11
Polytetrafluoroetilen (PTFE) üretimi için dispersiyon polimerizasyon yöntemi
I. Genel Bakış
Dispersiyon polimerizasyon yöntemi, PTFE üretimi için süspansiyon polimerizasyonunun bir alternatifi.Tetrafluoroetilen (TFE), ince PTFE parçacıklarının istikrarlı bir kolloidal dispersiyonu oluşturmak için yüzey aktif maddesi (disperjan ajanı) ile su içi bir ortamda monomer olarak kullanılırSonuçta elde edilen ürün, genellikle süspansiyon polimerizasyonundan (0.05-0.5 μm) daha küçük parçacıkları içeren sütlü bir emülsiyon veya latekstir.Koagüle edilebilir ve ince toz haline getirilebilir veya doğrudan kaplamalar ve diğer uygulamalar için dispersiyon olarak kullanılabilir.
Orta: İyonsuz su, iyonik müdahaleyi önlemek için yüksek saflık.
Başlatıcı: Suda çözünür persülfatlar (örneğin, amonyum persülfat, APS) veya redoks sistemleri (örneğin, sodyum bisülfit gibi azaltıcı ajanlarla persülfat).
Yüzey aktif maddesi: Emülsiyonu istikrarlandırmak için tipik olarak ağırlık açısından % 0,05-0,5'lik flüorlu yüzey aktif maddeler (örneğin, perfluorooctanoic asit, PFOA veya amonyum tuzu).
Katkı maddeler: tamponlar (örneğin, amonyum hidroksit) veya zincir transfer ajanları (moleküler ağırlık kontrolü için isteğe bağlıdır).
(2) Reaktör Hazırlığı
Reaktör: Yüksek hızlı karıştırma, sıcaklık kontrolü ve basınç düzenlemesi ile donatılmış paslanmaz çelik otoklavı (3.5 MPa'ya kadar).
Temizleme: Polimerizasyonu engelleyen oksijeni çıkarmak için nitrojenle doldurun.
(3) polimerizasyon reaksiyonu
Şarj: Reaktöre iyonize su, yüzey aktif maddesi ve başlatıcı ekleyin, ardından homojen bir karışım oluşturmak için karıştırın.
Monomer Yemleri: TFE gazını kontrol edilen basınç altında (1,0-3,5 MPa) güçlü karıştırma (500-1000 rpm) sürdürerek gir.
Reaksiyon koşulları:
Sıcaklık: Başlatıcı parçalanma hızına bağlı olarak 50-100°C (genellikle 70-85°C).
Basınç: TFE'nin su fazında dağılmasını sağlamak için 1.0-3.5 MPa.
Süre: İstenen katı madde içeriğine (20-40% ağırlık PTFE) ulaşana kadar 2-8 saat.
Reaksiyon Süreci: TFE, sabit bir lateks oluşturarak, yüzey aktif maddesi miceller tarafından stabilize edilen küçük PTFE parçacıklarına polimerizasyon yapar.
(4) Reaksiyonun sona ermesi
Hedef katı maddeler içeriğine ulaştığında (basınç düşüşü veya reaksiyon hızı ile izlenir) TFE beslemesini durdurun. Reaktörü soğutun ve fazla gazı boşaltın.
(5) Sonrası işleme
Doğrudan Kullanım: PTFE dispersiyonu (lateks) kaplamalar, impregnasyon veya film dökme için olduğu gibi kullanılabilir.
Kan pıhtısı: Elektrolit (örneğin, amonyum karbonat) ekleyin veya emülsiyonu istikrarsızlaştırmak için mekanik kesme uygulayın, böylece PTFE parçacıklarının toplanmasına neden olur.
Yıkama: Koagüle edilmiş PTFE'yi yüzey aktif maddesi ve başlangıç kalıntılarını çıkarmak için iyonsuz suyla durulayın.
Kurutma: Parçacık boyutu 0,1-0,5 μm olan ince PTFE tozu elde etmek için 100-150 °C'de kurutulur.
İsteğe bağlı freze: Gerekirse, kurutulmuş tozu eşitlik için öğütün.
2. Süreç Parametresi Referansı
Parametreler
Aralık
Reaksiyon Basıncı
1.0-3.5 MPa
Reaksiyon sıcaklığı
50-100°C
Karıştırma Hızı
500-1000 rpm
Katı maddeler içeriği
20-40% (t)
Kurutma sıcaklığı
100-150°C
III. Temel Kimyasallar
1Tetrafluoroetilen (TFE, C2F4)
Rolü: PTFE sentezi için monomer.
Özellikler: Renksiz, yanıcı gaz, kaynama noktası -76.3°C, yüksek reaktif.
Gereksinimler: Temizlik % 99, 9' dur, kullanım öncesi inhibitörler çıkarıldıktan sonra basınç altında depolanır.
Dozlama: Parçacık boyutu ve moleküler ağırlık için ayarlanan monomer kütlesinin 0.01-0.1%.
3.Surfactant
Ortak Seçim: Perfluorooctanoic asit (PFOA) veya tuzları (tarihsel olarak kullanılmıştır; modern süreçler, perfluoroether bazlı yüzey aktifleri gibi çevre dostu alternatifleri kullanabilir).
Rolü: Suda PTFE parçacıklarını dengeler ve bir araya gelmelerini önler.
Gereksinimler: Deyonlaştırılmış, bulaşmayı önlemek için iletkenlik <1 μS/cm.
Rolü: Solvent ve ısı transferi ortamı.
IV. Ürün Özellikleri
Parçacık Boyutu: 0.05-0.5 μm (PTFE süspansiyonundan çok daha küçük).
Form: Koagülasyon sonrası istikrarlı lateks (20-40% katı maddeler) veya ince toz.
Başvurular: Kompozitlerdeki kaplamalar, filmler, lifler veya katkı maddeleri (daha fazla işlenmeden basınç kalıplandırması için uygun değildir).
V. Önlemler
1Güvenlik
TFE Tehlikeleri: Oksijen varlığında patlayıcı; reaktörü azotla temizleyin ve depolama sırasında kıvılcımlardan veya yüksek sıcaklıklardan (> 25 °C) kaçının.
Zehirli Yan Ürünler: 260°C'nin üzerinde bozulma toksik gazlar (örneğin, TFE, perfluoroisobutilen) serbest bırakabilir; uygun havalandırma ve egzoz işlemini sağlar.
Koruyucu ekipman: Operatörler eldiven, maske ve koruyucu kıyafet takmalıdır.
2. Süreç Kontrolü
Sıcaklık: Aşırı sıcaklık (> 100°C) moleküler ağırlığı azaltır; çok düşük (< 50°C) reaksiyonu yavaşlatır.
Karıştırma: Yetersiz karıştırma parçacık toplanmasına neden olur; aşırı kesme emülsiyonu istikrarsızlaştırabilir.
Yüzey Etkinliği Seviyeleri: Reaksiyon sırasında çok az miktarda kan pıhtısı oluşur; çok fazla miktarda maddeler maliyetleri ve kalıntıları arttırır.
3Ürün kalitesi
Parçacık Tekdüzeliği: Yüzey aktif maddesinin konsantrasyonu ve karıştırma hızı ile kontrol edilir; düzensiz parçacıklar kaplama performansını etkiler.
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!
