Proces polimeryzacji zawiesiny do produkcji politetrafluoroetylenu (PTFE)

Proces polimeryzacji zawiesiny do wytwarzania politetrafluoroetylenu (PTFE)

I. Specyficzny proces polimeryzacji zawiesiny PTFE

1. Przegląd procesu

Polimeryzacja zawieszenia obejmuje polimeryzacjętetrafluoroetylen (TFE)wWodne mediumza pomocąInicjator wolnych rodnikówdo utworzeniaCząstki PTFE. Produkt końcowy toBiała żywica ziarnista (średnie lub drobne cząstki), wymaganie suszenia i przetwarzania końcowego dla aplikacji takich jakformowanie kompresyjne.

2. Kroki procesu

(1) Przygotowanie surowców

• Monomer:
  • Tetrafluoroetylen (Tfe, c₂F₄), Wysoka czystość (> 99,9%), z inhibitorami (np. Terpeny).
• Średni:
  • Dejonizowana woda, wolne od zanieczyszczeń (np. Jony metali).
• Inicjator:
  • Persulfates(np. Persulfate amonu, persulfate potasu) lubOrganiczne nadtlenki.
• Dodatki (opcjonalnie):
  • Stabilizatory dyspersji(np. Sole fluorkowe, takie jak NH₄PF₆).
  • Bufory(np. wodorowęglan sodu w celu utrzymania pH 6–8).

(2) Przygotowanie reaktora

• Użyj aReaktor wysokiego ciśnienia ze stali nierdzewnejzporuszającyWKontrola temperatury, ISystemy monitorowania ciśnienia.
• Usuń reaktorazotDousuń tleni minimalizuj ryzyko eksplozji.

(3) Reakcja polimeryzacji

• Ładowanie: Dodaj dejonizowaną wodę, inicjator i dodatki do reaktora.
• Wprowadzenie monomeru: WprowadzićTFE Gas powolipod 1,5–3,0 MPaciśnienie.
• Warunki reakcji:
  • Temperatura: 50–90 ° C (zazwyczaj70–80 ° C.).
  • Mieszanie prędkości: 200–500 obr./min.
  • Czas trwania: 4–12 godzin (zależy od celumasa cząsteczkowa).

(4) Zakończenie reakcji

• Zatrzymywać sięMonomer FeedGdy polimeryzacja jest zakończona (oceniana przezspadek ciśnienia).
• Odpowietrzniknadmiar gazui ochłodzić reaktor.

(5) Przetwarzanie końcowe

• Rozdzielenie: Filtr lub wirówka w celu izolowania cząstek PTFE.
• Mycie: Spłucz zdejonizowana wodaAby usunąć resztkowe inicjatory.
• Wysuszenie: Sucha w100–150 ° C.(Unikaj temperatur> 260 ° C.Aby zapobiec rozkładowi).
• Szlifowanie/przesianie: Przetwarzajpożywka (20–300 μm) lub drobne cząstki.

3. Odniesienie do parametrów procesu

Ii. Kluczowe chemikalia

1. Tetrafluoroetylen (TFE, C₂F₄)

• Rola: Jedyny monomer dla syntezy PTFE.
• Właściwości:
  • Bezbarwny gaz, punkt wrzenia-76,3 ° C..
  • Wysokoreaktywny i łatwopalny.
• Wymagania:
  • Czystość> 99,9%, przechowywane wCylindry zawierające inhibitorAby zapobiec polimeryzacji.

2. Inicjatorzy

• Typowe typy:
  • Persulfate amonu (APS): Rozpuszczalny w wodzie, generuje rodniki poprzez rozkład termiczny.
  • Persulfate potasu: Stabilny dlawysoka temperaturareakcje.
  • Organiczne nadtlenki(np. nadtlenek benzoilu).
• Dawkowanie: 0,01–0,1%Masa monomerowa.

3. Medium wodne

• Wymagania:Dejonizowana wodaz przewodnictwem<1 μs/cmAby uniknąć zanieczyszczenia.

4. Dodatki (opcjonalnie)

• Stabilizatory dyspersji:
  • Sole fluorowe(np. Nh₄pf₆) dlaJednorodność cząstek.
• Bufory:
  • Wodorowęglan sodudo utrzymaniaPH 6–8.

Iii. Środki ostrożności

1. Środki bezpieczeństwa

• Ryzyko eksplozji TFE:
  • Oczyszczaćtlenz azotem.
  • Unikaćiskry lub wysokie temperatury (> 25 ° C).
• Toksyczne uwalnianie gazu:
  • Rozkład powyżej 260 ° C.może wydaćperfluoroisobutylen (PFIB), Awysoce toksyczny gaz.
  • Działać wwentylowane obszaryzleczenie spalin.
• Personal Protective Equipment (PPE):
  • Odzież ochronna, maski i rękawiczkiwymagane dla operatorów.

2. Kontrola procesu

• Kontrola temperatury:
  • <50 ° C.: Powolna reakcja.
  • > 90 ° C.: Zmniejszona masa cząsteczkowa.
• Kontrola ciśnienia:
  • > 3,5 MPa: Sprzętryzyko.
  • <1,5 MPa: Powodujenierównomierna dyspersja.
• Mieszanie prędkości:
  • Nieodpowiednie poruszanie: Prowadzi doAglomeracja cząstek.
  • Nadmierne mieszanie: Wnik powietrzny możehamować polimeryzację.

3. Kontrola jakości produktu

• Rozmiar cząstek: Regulowaćmieszanie prędkościIStężenie inicjatora.
• Usunięcie inicjatora resztkowego: Zapewnij dokładnemycie.
• Zawartość wilgoci: ZapewnićCałkowite suszenieAby zapobiecwady do formowania.

4. Zarządzanie odpadami

• Ścieki: Neutralizuj przed rozładowaniem.
• Gaz spalin: Odzyskaj nieprzereagowaneTfeprzezkondensacjaLubspopielanie.

Iv. Zasada reakcji chemicznej

1. Inicjacja

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

(Persulfate rozkłada się na rodniki siarczanu)

2. Propagacja łańcucha

R⋅ + NCF2 = CF2 → R− ​​(CF2-CF2) n⋅rcdot + ncf₂ = cf₂ → r- (cf₂-cf₂) ₙcdot

(Radykałowie reagują zTFE Monomery, tworząc rosnący łańcuch polimerowy)

3. Zakończenie łańcucha

R-(CF2-CF2) N⋅+R− (CF2-CF2) M⋅ → R– (CF2-CF2) N+M-RR- (CF₂-CF₂) ₙ-CDOT+R- (CF₂-CF₂) ₘCDOT → R- (CF₂-CF₂) ₙ₊ₘ-R-R)

(Łańcuchy polimerowe łączą się, tworzącPTFE o wysokiej masie cząsteczkowej).

4. Produkt końcowy

• PTFE o wysokiej masie cząsteczkowej(10⁶- -10⁷ g/mol).