CN106750418A - 辐照裂解制备热稳定性良好的ptfe微粉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种采用辐照方法制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法。其制备步骤为：①将聚四氟乙烯树脂放入辐照装置中辐照一定剂量，得到PTFE微粉；②将得到的PTFE微粉在碱性/醇类/胺类环境下进行热处理；③最后再用去离子水洗涤和干燥，得到热稳定性良好的PTFE微粉。通过这种处理方法所得微粉的起始失重温度从未处理的250℃提升到300℃以上，更适合作为添加剂使用。

Description

辐照裂解制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法
技术领域
本发明属于新材料领域，特别是采用商品PTFE树脂制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法。
背景技术
聚四氟乙烯(PTFE)为性能优异的高分子材料，俗称“塑料王”。其主要性能为耐高低温、耐腐蚀、绝缘性优异、低介电常数、低介电损耗、低摩擦系数、低表面能等，已广泛应用于电子电气、航空、机械、医药、化工等众多工业部门以及人们的日常生活中。其使用形式除了纯树脂、填充增强树脂、共混树脂等形式外，目前一个重要的应用方向是将其用作添加剂，改善其它聚合物等材料的性能。
PTFE添加剂可以用于油脂、涂料、塑料等材料体系中，用于增加其它材料的润滑性能、耐摩擦磨损性能、以及阻燃性等。为了尽可能保持被添加材料的性能，PTFE的添加量需要足够低，因而要求PTFE的粒径要小，即要求PTFE微粉。此外，由于PTFE的表面能低，与其它材料的相容性较差，较难均匀分布在其它材料中形成分散性能稳定的材料，使得作为添加剂的效果变差，性能不能得到充分发挥，因而要求PTFE微粉具有适中的表面能。
为了制备PTFE微粉，人们采取了多种途径，其中采用辐照裂解制备表面改性的PTFE微粉的方法是最常用方法，国外主要用于PTFE边角余料以及废旧料的回收。辐照裂解法制备的PTFE微粉已广泛用于塑料、涂料、油脂、油墨等领域，用于提高产品的润滑等性能。
目前，辐照方法制备PTFE微粉时所采用的辐照剂量一般不高，以裂解PTFE的大分子链获取微粉为前提，因而对于裂解所得微粉的热稳定性的重视不够。当进一步考虑PTFE微粉的分散性以及熔融流动性时，需要的辐照剂量就要高得多，此时，所得微粉的热稳定性就凸显出来。
目前，提高辐照微粉的热稳定性的方法还未见有报道。
发明内容
本发明的目的在于针对聚四氟乙烯树脂辐照微粉的热稳定性较差，以添加剂形式添加到塑料中时，在加工温度下会发生分解，对模具以及加工机械造成腐蚀，并降低塑料性能的缺点，提供一种辐照裂解制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种辐照裂解制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法，步骤为：
(1)将PTFE树脂置于钴源或电子加速器中，500-5000kGy辐照条件下进行辐照裂解，并不断搓揉和翻转；
(2)辐照裂解所得微粉在碱性/醇类/胺类物质条件下热处理；
(3)热处理后利用去离子水或无水乙醇洗涤5-12次；
(4)洗涤后的微粉在常压下、100-120℃干燥，捣碎，得到热稳定性良好的PTFE微粉。
进一步的，步骤(2)中，所述碱性物质条件下热处理步骤为：将辐照裂解所得微粉加入碱性水直至PTFE微粉变为糊状物，糊状物置于高温烘箱中，在230-280℃保持1-3小时，然后自然冷却到室温。
进一步的，所述碱性物质为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾中的一种或几种混合物。
进一步的，步骤(2)中，所述醇类物质条件下热处理步骤为：将辐照后的PTFE微粉与醇类按质量比为1:2的比例加入到高压釜中，用磁力搅拌器使之充分混匀，90-200℃条件下反应2-5小时。
进一步的，所述醇类为无水甲醇或无水乙醇。
进一步的，步骤(2)中，所述胺类物质条件下热处理步骤为：将辐照后的PTFE微粉与胺类按质量比为1:3的比例加入到高压釜中，用磁力搅拌器使之充分混匀，200-320℃条件下反应1-2小时，反应结束后转移到烧杯中，加入稀盐酸使pH值为中性。
进一步的，所述胺类为甲胺、二乙胺、己二胺、对苯二胺、三乙胺中的一种或几种；二级胺最好，一级胺次之，三级胺最差。
本发明的有益技术效果是：通过本发明处理方法所得微粉的起始失重温度从未处理的250℃提升到300℃以上，更适合作为耐高温材料的添加剂使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明4000kGy剂量辐照的PTFE热处理前后的热失重曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
使用的原料为PTFE树脂，白色，熔点大于327℃，上海三爱富公司产品；氢氧化钠和碳酸钠等其他原料为成都科龙化工试剂有限公司试剂；去离子水为实验室自制。
实施例1
一种辐照裂解制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法，步骤为：
将聚四氟乙烯树脂分装到聚乙烯塑料袋中，置于电子加速器辐照装置的样品辐照室，施以500-5000kGy辐照剂量，辐照过程中不时搓揉和翻转塑料袋，以保证辐照均匀。辐照完成后，将塑料袋取出，在通风橱柜内打开塑料袋，待塑料袋内气体挥发后，将袋内物质放入容器中，边搅拌边加入氢氧化钠水溶液(10wt％)、直至PTFE微粉变为糊状物。然后将糊状物置于高温烘箱中，在230-280℃保持1-3小时，然后自然冷却到室温。
将冷却后的PTFE加入2-5倍质量的去离子水中，加热升温至80-95℃，过滤，重复此过程5-12次，常压下于100-120℃干燥后捣碎得到热稳定性良好的PTFE微粉。
以4000kGy剂量辐照后的PTFE微粉为例予以说明，辐照所得PTFE微粉以及经稳定化处理后所得PTFE微粉的热失重分析结果如附图1所示(升温速率10℃/min，氮气气氛)。
实施例2
一种辐照裂解制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法，步骤为：
将PTFE树脂置于电子加速器中，在500-5000kGy辐照条件下进行辐照裂解，并不断搓揉和翻转；将辐照后的PTFE微粉与无水甲醇或者无水乙醇按质量比为1:2的比例加入到高压釜中，用磁力搅拌器使之充分混匀后进行反应，反应温度为90-200℃，反应时间为2-5小时，反应结束后将高压釜中物质全部转移到烧杯中，并用甲醇反复洗涤5-10次，所得粉末放置于空气中，待甲醇挥发完全后，在100-120℃的烘箱中烘干，捣碎后制得热稳定性良好的PTFE微粉。
实施例3
一种辐照裂解制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法，步骤为：
将PTFE树脂置于电子加速器中，在500-5000kGy辐照条件下进行辐照裂解，并不断搓揉和翻转；将辐照后的PTFE微粉与胺类按质量比为1:3的比例加入到高压釜中，用磁力搅拌器使之充分混匀后进行反应，反应温度为200-320℃，反应时间为1-2小时；反应结束后将高压釜中物质全部转移到烧杯中，加入一定量的稀盐酸，搅拌溶解，待pH值约为中性时，用去离子水反复洗涤5-12次，最后，将所得粉末放置于100-120℃的烘箱中烘干，捣碎制得热稳定性良好的PTFE微粉。
其中胺类为甲胺、二乙胺、己二胺、对苯二胺、三乙胺中的一种或几种。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.辐照裂解制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法，其特征在于，步骤为：
(1)将PTFE树脂置于钴源或电子加速器中，500-5000kGy辐照条件下进行辐照裂解，并不断搓揉和翻转；
(2)辐照裂解所得微粉在碱性/醇类/胺类物质条件下热处理；
(3)热处理后利用去离子水或无水乙醇洗涤5-12次；
(4)洗涤后的微粉在常压下、100-120℃干燥，捣碎，得到热稳定性良好的PTFE微粉。
2.根据权利要求1所述辐照裂解制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碱性物质条件下热处理步骤为：向辐照裂解所得微粉加入碱性水直至PTFE微粉变为糊状物，糊状物置于高温烘箱中，在230-280℃保持1-3小时，然后自然冷却到室温。
3.根据权利要求2所述辐照裂解制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法，其特征在于，所述碱性物质为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾中的一种或几种混合物。
4.根据权利要求1所述辐照裂解制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述醇类物质条件下热处理步骤为：将辐照后的PTFE微粉与醇类按质量比为1:2的比例加入到高压釜中，用磁力搅拌器使之充分混匀，90-200℃条件下反应2-5小时。
5.根据权利要求4所述辐照裂解制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法，其特征在于，所述醇类为无水甲醇或无水乙醇。
6.根据权利要求1所述辐照裂解制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述胺类物质条件下热处理步骤为：将辐照后的PTFE微粉与胺类按质量比为1:3的比例加入到高压釜中，用磁力搅拌器使之充分混匀，200-320℃条件下反应1-2小时，反应结束后转移到烧杯中，加入稀盐酸使pH值为中性。
7.根据权利要求6所述辐照裂解制备热稳定性良好的PTFE微粉的方法，其特征在于，所述胺类为甲胺、二乙胺、己二胺、对苯二胺、三乙胺中的一种或几种。
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