폴리테트라플루로에틸렌 (PTFE) 생산을 위한 수 suspension polymerization process

폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 제조를 위한 현탁중합 공정

I. PTFE의 현탁 중합을 위한 구체적인 공정

1. 프로세스 개요

현탁 중합에는 중합이 포함됩니다.테트라플루오로에틸렌(TFE)에수성 매체사용하여자유 라디칼 개시제형성하다PTFE 입자. 최종 제품은백색 입상수지(중립 또는 미립자), 다음과 같은 용도에는 건조 및 후처리가 필요합니다.압축 성형.

2. 처리 단계

(1) 원료 준비

• 단위체:
  • 테트라플루오로에틸렌(TFE, C2에프₄), 고순도(>99.9%), 억제제(예: 테르펜)가 제거되었습니다.
• 중간:
  • 탈이온수, 불순물(예: 금속 이온)이 없습니다.
• 창시자:
  • 과황산염(예: 과황산암모늄, 과황산칼륨) 또는유기과산화물.
• 첨가제(선택사항):
  • 분산 안정제(예: NH₄PF₆와 같은 불화물 염).
  • 버퍼(예: pH 6~8을 유지하기 위한 중탄산나트륨).

(2) 반응기 준비

• 사용스테인레스 스틸 고압 반응기~와 함께활발한,온도 조절, 그리고압력 모니터링 시스템.
• 다음으로 반응기를 퍼지합니다.질소에게산소를 제거하다폭발 위험을 최소화합니다.

(3) 중합반응

• 충전 중: 반응기에 탈이온수, 개시제, 첨가제를 첨가합니다.
• 모노머 소개: 소개하다TFE 가스를 천천히아래에1.5~3.0MPa압력.
• 반응 조건:
  • 온도: 50~90°C(일반적으로70~80°C).
  • 교반 속도: 200~500rpm.
  • 지속: 4~12시간 (대상에 따라 다름)분자량).

(4) 반응 종료

• 멈추다모노머 피드중합이 완료되면(다음으로 판단)압력 강하).
• 벤트과잉 가스그리고 반응기를 냉각시킵니다.

(5) 후처리

• 분리: 여과 또는 원심분리기로 PTFE 입자를 분리합니다.
• 세탁: 헹궈주세요탈이온수잔여 개시자를 제거하기 위하여.
• 건조: 건조 시간100~150°C(온도를 피하세요>260°C분해를 방지하기 위해).
• 분쇄/체질: 처리중간(20~300μm) 또는 미세 입자.

3. 프로세스 매개변수 참조

II. 주요 화학물질

1. 테트라플루오로에틸렌(TFE, C2에프₄)

• 역할: PTFE 합성을 위한 단독 모노머입니다.
• 속성:
  • 무색 가스, 끓는점-76.3°C.
  • 고도로반응성 및 가연성.
• 요구사항:
  • 청정>99.9%, 다음에 저장됨억제제 함유 실린더중합을 방지하기 위해.

2. 개시자

• 일반적인 유형:
  • 과황산암모늄(APS): 수용성, 열분해에 의해 라디칼을 발생시킵니다.
  • 과황산칼륨: 안정적고온반응.
  • 유기과산화물(예: 벤조일 퍼옥사이드).
• 복용량: 0.01~0.1%단량체 질량.

3. 물 매체

• 요구사항:탈이온수전도성이 있는<1μS/cm오염을 방지하기 위해.

4. 첨가물(선택)

• 분산 안정제:
  • 불소염(예: NH₄PF₆)입자 균일성.
• 버퍼:
  • 중탄산나트륨유지하다pH 6~8.

III. 지침

1. 안전조치

• TFE 폭발 위험:
  • 숙청산소질소로.
  • 피하다스파크 또는 고온(>25°C).
• 유독가스 방출:
  • 260°C 이상에서 분해출시할 수도 있다퍼플루오로이소부틸렌(PFIB),독성이 강한 가스.
  • 에서 작동통풍이 잘되는 곳~와 함께배기 처리.
• 개인 보호 장비(PPE):
  • 보호복, 마스크, 장갑운영자에게 필요합니다.

2. 공정관리

• 온도 조절:
  • <50°C: 반응이 느립니다.
  • >90°C: 분자량이 감소되었습니다.
• 압력 제어:
  • >3.5MPa: 장비위험.
  • <1.5MPa: 원인고르지 못한 분산.
• 교반 속도:
  • 부적절한 교반: 다음으로 이어진다입자 응집.
  • 과도한 교반: 공기 유입이 있을 수 있습니다.중합을 억제하다.

3. 제품 품질관리

• 입자 크기: 조정하다교반 속도그리고개시제 농도.
• 잔여 개시제 제거: 철저한 확인세탁.
• 수분 함량: 보장하다완전 건조방지하기 위해성형 결함.

4. 폐기물 관리

• 폐수: 방전되기 전에 중화시키십시오.
• 배기가스: 미반응 복구TFE~을 통해응축또는소각.

IV. 화학 반응 원리

1. 개시

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

(과황산염은 황산염 라디칼로 분해됩니다)

2. 연쇄 전파

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

(급진주의자들은 다음과 같이 반응한다.TFE 단량체, 성장하는 폴리머 사슬을 형성)

3. 체인 종료

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

(고분자 사슬이 결합하여 형성됨)고분자량 PTFE).

4. 최종 제품

• 고분자량 PTFE(10⁶–107g/mol).