عملية تعليق البوليمرزة لإنتاج البولي تيترافلور إيثيلين (PTFE)
I. العملية المحددة للكيمياء المتعددة في التعليق من PTFE
1نظرة عامة على العملية
تعليق البوليمرزة ينطوي على البوليمرزةالتيترافلوروتيلين (TFE)فيالوسط المائيباستخداممبدع الجذور الحرةلتشكيلجزيئات PTFEالمنتج النهائي هوالراتنج البيضاء الحبيبية (جزيئات متوسطة أو دقيقة)، والتي تتطلب التجفيف والمعالجة اللاحقة للتطبيقات مثلصناعة الصب.
2. خطوات العملية
(1) تحضير المواد الخام
- المونومر:
- تيترافلوريو إيثيلين (TFE، C₂F₄)، نجاة عالية (> 99.9٪) ، مع إزالة المثبطين (مثل التربينات).
- متوسطة:
- المياه المهجورةخالية من الشوائب (مثل أيونات المعادن)
- مبدع:
- البرسولفات(مثل برسلفات الأمونيوم، برسلفات البوتاسيوم) أوبيروكسيدات عضوية.
- المواد المضافة (اختياري):
- مستقرات التشتت(على سبيل المثال ، أملاح الفلورايد مثل NH4PF6).
- المحافظين(على سبيل المثال ، بيكربونات الصوديوم للحفاظ على درجة الحموضة 6 ≈ 8).
(2) إعداد المفاعل
- استخدممفاعل عالي الضغط من الفولاذ المقاوم للصدأمعالتحريك,التحكم في درجة الحرارة، وأنظمة مراقبة الضغط.
- قم بتطهير المفاعلالنيتروجينإلىإزالة الأكسجينوتقليل خطر الانفجار
(3) تفاعل البوليمرة
- شحن: إضافة الماء المقطوع من الأيونات والمبدع والمواد المضافة إلى المفاعل.
- مقدمة المونومر: تقدمغاز TFE ببطءتحت1.5 ∙3.0 مباالضغط.
- ظروف التفاعل:
- الحرارة: 50 ≈ 90°C (عادةً70°80°C)
- سرعة التحريك: 200 500 دورة في الدقيقة.
- المدة: 4~12 ساعة (يعتمد على الهدف)الوزن الجزيئي)
(4) إنهاء التفاعل
- توقفطعام مونوميريعندما يتم الانتهاء من البوليمرة (حكم علىانخفاض الضغط)
- التهويةالغاز الزائدوتبريد المفاعل
(5) ما بعد المعالجة
- الانفصال: تصفية أو طرد مركزي لعزل جزيئات PTFE.
- الغسيل: اغسل معالمياه غير المؤينةلإزالة المبادرات المتبقية.
- التجفيف: جاف في100-150 درجة مئوية(تجنب الحرارة> 260 درجة مئويةلمنع التحلل).
- طحن/مصفاة: تصنيع إلىجزيئات متوسطة (20~300 ميكرو مترا) أو رقيقة.
3مرجعية معايير العملية
|
المعلم
|
النطاق
|
| ضغط التفاعل |
1.5 ∙3.0 مبا |
| درجة حرارة التفاعل |
50 ≈ 90 درجة مئوية |
| سرعة التحريك |
200500 دورة في الدقيقة |
| وقت البوليمرة |
أربعة عشر ساعة |
| درجة حرارة التجفيف |
100-150 درجة مئوية |
المواد الكيميائية الرئيسية
1تيترافلوورو إيثيلين (TFE، C)₂F₄)
- الدور: مونومير وحيد لتركيب PTFE.
- الخصائص:
- غاز بلا لوننقطة الغليان-76.3 درجة مئوية.
- عاليةسريع التفاعل وقابل للاشتعال.
- المتطلبات:
- النقاء> 99.9%، تخزن فيأسطوانات تحتوي على مثبطلمنع البوليمرة
2. المبادرون
- الأنواع الشائعة:
- برسلفات الأمونيوم (APS): محلول بالماء، يولد الجذور الجذرية عن طريق التحلل الحراري
- برسلفات البوتاسيوم: مستقرةدرجة حرارة عاليةردود الفعل
- بيروكسيدات عضوية(على سبيل المثال، بيروكسيد البنزول).
- الجرعة: 0.01~0.1% منكتلة المونومير.
3. وسط الماء
- المتطلبات:المياه المهجورةمع الموصلات< 1 μS/cmلتجنب التلوث
4المواد المضافة (اختياري)
- مستقرات التشتت:
- أملاح الفلورايد(مثل NH4PF6)توحيد الجسيمات.
- المحافظين:
- بيكربونات الصوديومللحفاظالحموضة 6 ∼ 8.
III - الاحتياطات
1تدابير السلامة
- خطر انفجار TFE:
- التطهيرالأكسجينمع النيتروجين
- تجنبالشرارات العالية (> 25 درجة مئوية).
- إطلاق الغازات السامة:
- التحلل فوق 260 درجة مئويةقد يطلقالبرفلوريزوبوتيلين (PFIB)، aغاز سام للغاية.
- عمل فيالمناطق المهويةمعمعالجة غازات العادم.
- معدات الحماية الشخصية:
- الملابس الواقية والقناع والقفازاتالمطلوبة للمشغلين.
2التحكم بالعملية
- تحكم درجة الحرارة:
- <50 درجة مئويةرد فعل بطيء
- > 90 درجة مئوية: وزن جزئي منخفض.
- مراقبة الضغط:
- >3.5 مبا: المعداتالمخاطر.
- < 1.5 MPa: الأسبابالتشتت غير المتساوي.
- سرعة التحريك:
- عدم كفاية التحريك: يؤدي إلىتجمع الجسيمات.
- التحريك المفرط: دخول الهواءتمنع البوليمرة.
3مراقبة جودة المنتج
- حجم الجسيمات: تعديلسرعة التحريكوالتركيز المبدئي.
- إزالة البداية المتبقية: تأكد من التدقيقالغسيل.
- محتوى الرطوبة: تأكدتجفيف كامللمنععيوب التشكيل.
4إدارة النفايات
- مياه الصرف الصحي: تحييد قبل التفريغ
- غازات العادم: استردد بدون رد فعلTFEمن خلالالتكثيفأوالحرق.
IV - مبدأ التفاعل الكيميائي
1. البدء
(NH4) 2S2O8→2SO4−⋅+2NH4+(NH4) 2S2O8 → 2SO4−cdot + 2NH4+
(البرسولفات يتحلل إلى جذور الكبريتية)
2التكاثر بالسلسلة
R⋅+nCF2=CF2→R−(CF2−CF2) n⋅Rcdot + nCF2=CF2 → R-(CF2-CF2) ncdot
(تتفاعل الجذور معمونومرات TFE، تشكيل سلسلة البوليمر المتزايدة)
3إنهاء السلسلة
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
(سلاسل البوليمر تتجمع، وتشكلPTFE ذو الوزن الجزيئي العالي)
4المنتج النهائي
- PTFE ذو الوزن الجزيئي العالي(10⁶107 غرام/مول)
