CN101597354A - 高性能绝缘防腐氟材料etfe及其制造方法 - Google Patents

Abstract

高性能绝缘防腐氟材料ETFE及其制造方法，是将色谱单峰O₂≤30ppm的四氟乙烯单体45～55％，纯度≥99.9％的乙烯30～40％，第三单体2～3％，活性氧含量≥4.7％的引发剂5～7％，聚合级F141b 7～9％，经过配料、聚合、聚合物蒸馏、后处理、干燥制成氟材料ETFE。本发明选材配料科学，工艺先进，生产制造的产品质量好，可用作航空、航天导线的绝缘材料、核工业的耐辐射模压材料、半导体行业的绝缘防腐材料、大型石化企业的重防腐材料、密封材料以及太阳能行业的高性能薄膜材料等，用途广泛，效果很好。

Description

高性能绝缘防腐氟材料ETFE及其制造方法

技术领域

本发明涉及高性能绝缘防腐氟材料ETFE，以及该材料的制造方法，属于新材料技术领域。

背景技术

由于氟材料ETFE具有优异的绝缘抗腐性能，现已成为航空航天电缆的重要绝缘材料。目前发达国家的航空、航天导线的绝缘材料普遍采用ETFE辐照交联型氟材料，淘汰过去的尼龙材料、聚氯乙烯材料、聚四氟乙烯材料(F46)，这是由于上述材料和ETFE相比具有比重大、韧性差、受应力情况下弯曲度小、易开裂及加工温度高会造成铜芯表面氧化受伤等缺点。同时由于ETFE比重小，用其制成的绝缘电缆保护层较薄、重量轻。因此，一种比重低、体积薄、高性能的航空绝缘材料的使用，对改善飞行器的综合性能意义重大。这种概念将会惠及所有的航空、航天飞行器及所有的作战装备，如军舰、舰艇、导弹、坦克等。同时由于ETFE材料制成的电缆导线具有优异的绝缘性能、耐老化性能、耐温性能、使用寿命长等优点，也广泛被用于民用电线。

同时，由于氟材料ETFE的易加工性能使ETFE既可以加工成板材衬于管道内壁或做成密封材料，也可以做成粉末涂料喷涂在设备及管道的内壁做成防腐涂层。其防腐涂层的优点是涂层硬、熔融加工、不透气、涂层薄，防腐寿命可达3年左右。

在飞速发展的半导体工业领域，高性能的ETFE是制造半导体设备、光导纤维、光学器材和电绝缘材料的理想原材料。在半导体应用领域，大量的生产设备必须采用ETFE做绝缘防腐材料，提高了半导体的纯度，延长了半导体设备的使用寿命。同时由于其优异的加工性能，ETFE还被制成高性能薄膜，大量使用在太阳能电池以及屋顶、外部装饰材料等领域，例如水立方。

在核应用领域ETFE更是核反应堆的专用密封材料，其特殊的耐辐射性能使密封材料的性能和寿命大大加强，有效地防止了核泄露，确保核装置高的可靠性。

随着现代化建设进程的加快，航空、石化、半导体、太阳能等产业的迅速发展，各行各业对高性能氟材料ETFE的需求越来越大，要求越来越高，现有的材料不能满足市场的需要和要求，研究开发一种高性能绝缘防腐氟材料是科研单位和生产企业的一项迫切任务。

发明内容

本发明的目的就是为满足市场的需求，提供一种高性能绝缘防腐氟材料ETFE及其制造方法。

本发明的目的是这样实现的，高性能绝缘防腐氟材料ETFE，含有色谱单峰O₂≤30ppm的四氟乙烯单体，纯度≥99.9％的乙烯，无离子的第三单体，活性氧含量≥4.7％的引发剂，聚合级F141b，其重量百分比含量为色谱单峰O₂≤30ppm的四氟乙烯单体45～55％，纯度≥99.9％的乙烯30～40％，无离子的第三单体2～3％，活性氧含量≥4.7％的引发剂5～7％，聚合级F141b7～9％。

上述的高性能绝缘防腐氟材料ETFE制造方法，包括如下步骤：

①将色谱单峰O₂≤30ppm的四氟乙烯单体(C₂F₄)45～55％和纯度≥99.9％的乙烯(C₂H₄)30～40％和无离子的第三单体2～3％压入初始混和槽，用隔膜泵混和均匀成初始单体，打入初始槽；将纯度≥99.9％的乙烯(C₂H₄)30～40％压入补加混和槽中，用隔膜泵混和均匀，打入补加槽；

②先将聚合釜清洗干净、烘干、真空排氧，O₂≤30ppm，夹套内通入冷媒介质保冷，然后加入部分聚合级F141b进行搅拌，用隔膜泵从初始槽向聚合釜内压入初始单体，至聚合釜压力显示1.0-1.2Mpa，将聚合釜夹套冷媒介质排掉并通入热媒升温，并不断切换热媒和循环水，保持温度在60-70℃，开始反应后，当反应压力第一次下降时，即为反应开始，压力降低时逐渐从补加槽压入单体以保持聚合釜压力在1.0-1.2Mpa，反应时间为1.5-2.5小时，将适量引发剂用少量F141b溶解后，通过计量泵并在2小时内分两次打入聚合釜内进行聚合反应；

③将聚合反应结束的聚合物从聚合釜内打入蒸馏釜进行聚合物蒸馏，利用F141b沸点低的特点将F141b蒸馏出，然后往蒸馏釜中放入无离子水进行多次洗涤，获得洗涤聚合物(树脂)；

④将洗涤聚合物进行测水电导，收取测水电导合格的聚合物(树脂)，装盘进蒸气烘箱干燥后，进行粉碎或造粒，检测、包装、入库。

本发明选材配料科学，工艺先进，生产制造的产品质量好，可广泛应用于航空、航天导线的绝缘材料及核工业的耐辐射模压材料和民用方面，可大量应用于半导体行业的绝缘防腐材料、大型石化企业的重防腐材料、密封材料及太阳能行业的高性能薄膜材料。使用ETFE材料制成的电缆导线具有优异的绝缘性能、耐老化性能、耐温性能、使用寿命长。用于防腐涂层，具有涂层硬、不透气、涂层薄，防腐寿命长。在核反应堆为专用密封材料，耐辐射性能使密封材料的性能和寿命大大加强，有效地防止了核泄露，确保核装置高的可靠性。

表1为本发明制得的氟材料ETFE与国外同类产品指标的比较：

表1

指标	本产品	美国A.S.T.M.D3159-83标准
			比重(23℃)	1.69	1.68-1.72
拉伸强度(23℃)MPa	43	≥40
			伸长率(23℃)％	515	≥300
耐褶(次)	11781	≥8000
			熔融指数	6	4-7
熔点℃	268	260-280
			介电常数106HZ	2.3	＜2.7
介质损耗角正切106HZ	5×10-4	＜7×10-4

具体实施方式

本发明所用原料均以重量百分比计，采用化工材料生产中常涉及到的聚合釜(反应釜)和初始混和槽、补加混和槽及初始槽、补加槽等设备。下面结合附图对本发明作进一步描述：

实施例1

①将色谱单峰O₂≤30ppm的四氟乙烯单体(C₂F₄)45％和纯度≥99.9％的乙烯(C₂H₄)30％和无离子的第三单体2％压入初始混和槽，用隔膜泵混和均匀成初始单体，打入初始槽；将纯度≥99.9％的乙烯(C₂H₄)30％压入补加混和槽中，用隔膜泵混和均匀，打入补加槽；

②先将聚合釜清洗干净、烘干、真空排氧，O₂≤30ppm，夹套内通入冷媒介质保冷，然后加入部分聚合级F141b进行搅拌，用隔膜泵从初始槽向聚合釜内压入初始单体，至聚合釜压力显示1.0-1.2Mpa，将聚合釜夹套冷媒介质排掉并通入热媒升温，并不断切换热媒和循环水，保持温度在60℃，开始反应后，当反应压力第一次下降时，即为反应开始，压力降低时逐渐从补加槽压入单体以保持聚合釜压力在1.0-1.2Mpa，反应时间为1.5小时，将适量引发剂用少量F141b溶解后，通过计量泵并在2小时内分两次打入聚合釜内进行聚合反应；

③将聚合反应结束的聚合物从聚合釜内打入蒸馏釜进行聚合物蒸馏，利用F141b沸点低的特点将F141b蒸馏出，然后往蒸馏釜中放入无离子水进行多次洗涤，获得洗涤聚合物(树脂)；

④将洗涤聚合物进行测水电导，收取测水电导合格的聚合物(树脂)，装盘进蒸气烘箱干燥后，进行粉碎或造粒，检测、包装、入库。

实施例2

①将色谱单峰O₂≤30ppm的四氟乙烯单体(C₂F₄)55％和纯度≥99.9％的乙烯(C₂H₄)40％和无离子的第三单体3％压入初始混和槽，用隔膜泵混和均匀成初始单体，打入初始槽；将纯度≥99.9％的乙烯(C₂H₄)40％压入补加混和槽中，用隔膜泵混和均匀，打入补加槽；

②先将聚合釜清洗干净、烘干、真空排氧，O₂≤30ppm，夹套内通入冷媒介质保冷，然后加入部分聚合级F141b进行搅拌，用隔膜泵从初始槽向聚合釜内压入初始单体，至聚合釜压力显示1.0-1.2Mpa，将聚合釜夹套冷媒介质排掉并通入热媒升温，并不断切换热媒和循环水，保持温度在70℃，开始反应后，当反应压力第一次下降时，即为反应开始，压力降低时逐渐从补加槽压入单体以保持聚合釜压力在1.0-1.2Mpa，反应时间为2.5小时，将适量引发剂用少量F141b溶解后，通过计量泵并在2小时内分两次打入聚合釜内进行聚合反应；

③将聚合反应结束的聚合物从聚合釜内打入蒸馏釜进行聚合物蒸馏，利用F141b沸点低的特点将F141b蒸馏出，然后往蒸馏釜中放入无离子水进行多次洗涤，获得洗涤聚合物(树脂)；

④将洗涤聚合物进行测水电导，收取测水电导合格的聚合物(树脂)，装盘进蒸气烘箱干燥后，进行粉碎或造粒，检测、包装、入库。

实施例3

①将色谱单峰O₂≤30ppm的四氟乙烯单体(C₂F₄)50％和纯度≥99.9％的乙烯(C₂H₄)35％和无离子的第三单体2.5％压入初始混和槽，用隔膜泵混和均匀成初始单体，打入初始槽；将纯度≥99.9％的乙烯(C₂H₄)35％压入补加混和槽中，用隔膜泵混和均匀，打入补加槽；

②先将聚合釜清洗干净、烘干、真空排氧，O₂≤30ppm，夹套内通入冷媒介质保冷，然后加入部分聚合级F141b进行搅拌，用隔膜泵从初始槽向聚合釜内压入初始单体，至聚合釜压力显示1.0-1.2Mpa，将聚合釜夹套冷媒介质排掉并通入热媒升温，并不断切换热媒和循环水，保持温度在65℃，开始反应后，当反应压力第一次下降时，即为反应开始，压力降低时逐渐从补加槽压入单体以保持聚合釜压力在1.0-1.2Mpa，反应时间为2小时，将适量引发剂用少量F141b溶解后，通过计量泵并在2小时内分两次打入聚合釜内进行聚合反应；

③将聚合反应结束的聚合物从聚合釜内打入蒸馏釜进行聚合物蒸馏，利用F141b沸点低的特点将F141b蒸馏出，然后往蒸馏釜中放入无离子水进行多次洗涤，获得洗涤聚合物(树脂)；

④将洗涤聚合物进行测水电导，收取测水电导合格的聚合物(树脂)，装盘进蒸气烘箱干燥后，进行粉碎或造粒，检测、包装、入库。

Claims (2)

1、一种高性能绝缘防腐氟材料ETFE，其特征是含有色谱单峰O₂≤30ppm的四氟乙烯单体，纯度≥99.9％的乙烯，无离子的第三单体，活性氧含量≥4.7％的引发剂，聚合级F141b，其重量百分比含量为色谱单峰O₂≤30ppm的四氟乙烯单体45～55％，纯度≥99.9％的乙烯30～40％，无离子的第三单体2～3％，活性氧含量≥4.7％的引发剂5～7％，聚合级F141b7～9％。

2、如权利要求1所述的高性能绝缘防腐氟材料ETFE制造方法，其特征是包括如下步骤：

①将色谱单峰O₂≤30ppm的四氟乙烯单体(C₂F₄)45～55％和纯度≥99.9％的乙烯(C₂H₄)30～40％和无离子的第三单体2～3％压入初始混和槽，用隔膜泵混和均匀成初始单体，打入初始槽；将纯度≥99.9％的乙烯(C₂H₄)30～40％压入补加混和槽中，用隔膜泵混和均匀，打入补加槽；

②先将聚合釜清洗干净、烘干、真空排氧，O₂≤30ppm，夹套内通入冷媒介质保冷，然后加入部分聚合级F141b进行搅拌，用隔膜泵从初始槽向聚合釜内压入初始单体，至聚合釜压力显示1.0-1.2Mpa，将聚合釜夹套冷媒介质排掉并通入热媒升温，并不断切换热媒和循环水，保持温度在60-70℃，开始反应后，当反应压力第一次下降时，即为反应开始，压力降低时逐渐从补加槽压入单体以保持聚合釜压力在1.0-1.2Mpa，反应时间为1.5-2.5小时，将适量引发剂用少量F141b溶解后，通过计量泵并在2小时内分两次打入聚合釜内进行聚合反应；

③将聚合反应结束的聚合物从聚合釜内打入蒸馏釜进行聚合物蒸馏，利用F141b沸点低的特点将F141b蒸馏出，然后往蒸馏釜中放入无离子水进行多次洗涤，获得洗涤聚合物(树脂)；

④将洗涤聚合物进行测水电导，收取测水电导合格的聚合物(树脂)，装盘进蒸气烘箱干燥后，进行粉碎或造粒，检测、包装、入库。