Процесс полимеризации суспензии для производства политетрафторуэтилена (ПТФЕ)

Процесс полимеризации суспензии для получения политетрафторээтилена (PTFE)

I. Специальный процесс для полимеризации суспензии PTFE

1. Обзор процесса

Полимеризация суспензии включает полимеризациютетрафторээтилен (TFE)вводная средаИспользованиеСвободный радикальный инициатордля формированияЧастицы PTFEПолем Конечный продукт - этобелая гранулированная смола (средние или мелкие частицы), требуя сушки и постобработки для таких приложений, каксжатие литьяПолем

2. Обработка шагов

(1) Подготовка сырья

• Мономер:
  • Тетрафлоруэтилен (TFE, c₂Фон₄), высокая чистота (> 99,9%), с удаленными ингибиторами (например, терпенами).
• Середина:
  • Деионизированная вода, свободно от примесей (например, ионы металлов).
• Инициатор:
  • Персильфаты(Например, аммоний -персульфат, калий -персульфат) илиорганические пероксидыПолем
• Добавки (необязательно):
  • Дисперсионные стабилизаторы(например, соли фтора, такие как nh₄pf₆).
  • Буферы(например, бикарбонат натрия для поддержания рН 6–8).

(2) Подготовка реактора

• Используйтереактор с высокой давлением нержавеющей сталисперемешиваниеВконтроль температуры, иСистемы мониторинга давленияПолем
• Очистить реакторазоткУдалить кислороди минимизировать риск взрыва.

(3) Реакция полимеризации

• Зарядка: Добавьте деионизированную воду, инициатор и добавки в реактор.
• Мономерное введение: ПредставлятьTFE GAS медленнопод1,5–3,0 МПадавление.
• Условия реакции:
  • Температура: 50–90 ° C (обычно70–80 ° C.)
  • Скорость перемешивания: 200–500 об / мин.
  • Продолжительность: 4–12 часов (зависит от целимолекулярный вес)

(4) Резумие

• Останавливатьсямономерный кормКогда полимеризация завершена (оцениваетсякапля давления)
• Вентиляционныйизбыток газаи охладить реактор.

(5) Пост-обработка

• Разделение: Фильтр или центрифуга для изоляции частиц PTFE.
• Промывка: Промойте сдеионизированная водаудалить остаточные инициаторы.
• Сушка: Сухой в100–150 ° C.(Избегайте температуры> 260 ° C.Чтобы предотвратить разложение).
• Шлифование/просеивание: Обрабатывать всредний (20–300 мкм) или мелкие частицыПолем

3. Ссылка на параметр процесса

II Ключевые химические вещества

1. тетрафторээтилен (TFE, c₂Фон₄)

• Роль: Единственный мономер для синтеза PTFE.
• Характеристики:
  • Бесцветный газ, точка кипения-76,3 ° C.Полем
  • Высокореактивный и легковоспламеняющийсяПолем
• Требования:
  • Чистота> 99,9%, хранится вИнгибитор-содержащие цилиндрыЧтобы предотвратить полимеризацию.

2. инициаторы

• Общие типы:
  • Аммиум персильфат (APS): Водорастворимый, генерирует радикалы посредством термического разложения.
  • Калий Персильфат: Стабильно длявысокотемпературнаяреакция
  • Органические пероксиды(например, бензоилпероксид).
• Дозировка: 0,01–0,1%мономерная массаПолем

3. Вода средняя

• Требования:Деионизированная водас проводимостью<1 мкс/смЧтобы избежать загрязнения.

4. Добавки (необязательно)

• Дисперсионные стабилизаторы:
  • Фторидные соли(например, nh₄pf₆) дляПериодическая однородностьПолем
• Буферы:
  • Бикарбонат натрияподдерживатьPH 6–8Полем

Iii. Меры предосторожности

1. Меры безопасности

• TFE Взрыв риска:
  • Удалятькислородс азотом.
  • Избегатьискры или высокие температуры (> 25 ° C)Полем
• Токсичное высвобождение газа:
  • Разложение выше 260 ° C.может релизperfluoroisobutylene (pfib), аВысокий токсичный газПолем
  • Работать вВентилируемые зонысОбработка выхлопных газовПолем
• Личное защитное оборудование (СИЗ):
  • Защитная одежда, маски и перчаткитребуется для операторов.

2. управление процессом

• Контроль температуры:
  • <50 ° C.: Медленная реакция.
  • > 90 ° C.: Снижение молекулярной массы.
• Контроль давления:
  • > 3,5 МПа: ОборудованиерискПолем
  • <1,5 МПа: Причинынеравномерная дисперсияПолем
• Скорость перемешивания:
  • Неадекватное перемешивание: Ведет кАгломерация частицПолем
  • Чрезмерное перемешивание: Вход воздуха можетингибировать полимеризациюПолем

3. Контроль качества продукта

• Размер частиц: Регулироватьскорость перемешиванияиконцентрация инициатораПолем
• Остаточное удаление инициатора: Обеспечить тщательнуюпромывкаПолем
• Содержание влаги: ГарантироватьПолная сушкаЧтобы предотвратитьФормованные дефектыПолем

4. Управление отходами

• Сточные воды: Нейтрализуйте перед выпиской.
• Выхлоп: Восстановить нереагированныеТкс помощьюконденсацияилисжиганиеПолем

IV Принцип химической реакции

1. Посвящение

(NH4) 2S2O8 → 2SO4-om+2NH4+(NH₄) ₂S₂O₈ → 2SO₄⁻CDOT+2NH₄⁺

(Персона разлагается в сульфатные радикалы)

2. Распространение цепи

R> + ncf2 = cf2 → r- (cf2-cf2) ntrcdot + ncf₂ = cf₂ → r- (cf₂-cf₂) ₙcdot

(Радикалы реагируют сTFE MONOMERS, формирование растущей полимерной цепи)

3. Цепное прекращение

R- (CF2-CF2) N>+R- (CF2-CF2) M порядка → R- (CF2-CF2) N+M-RR- (CF₂-CF₂) ₙCDOT+R- (CF₂-CF₂) ₘCDOT → R- (CF₂-CF) ₙ₊ₘ-R

(Полимерные цепи объединяются, образуяВысокомолекулярная PTFE)

4. Окончательный продукт

• Высокомолекулярная PTFE(10⁶-10⁷ г/моль)