CN107056978A - 制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子树脂技术领域，具体涉及一种制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂及其制备方法，所述制备方法在聚合釜中加入约60％体积无离子水，抽空后加入含氟表面活性剂、乳液稳定剂、pH调节剂、引发剂，然后通入四氟乙烯单体开始反应，反应过程中分阶段加入表面活性剂和改性单体，分阶段控制反应速度和反应时间，获得的特定分子量分布范围的四氟乙烯乳液，乳液再经过密度调配、凝聚、脱水和干燥，得到四氟乙烯分散树脂。本发明制备方法所得四氟乙烯分散树脂适合用多种方法制造长纤维，可用于制造PTFE基布，与PTFE针刺过滤毡合成过滤组件。

Description

制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子树脂技术领域，具体涉及一种制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂及其制备方法。

背景技术

聚四氟乙烯俗称特氟龙，被誉为“塑料王”，其相对分子量达到数百万甚至上千万，分子结构为大分子线性结构，几乎没有支链，大分子两侧全部为C-F键，并按锯齿形状排列，由于氟原子半径较大，从而形成一种很稳定的化学键，能够把主键上的碳原子屏蔽保护起来，分子链难以遭到破坏。因此，PTFE材料具有很好的耐腐蚀、耐热性和抗氧化性，除熔融的碱金属外，几乎不受任何化学试剂腐蚀，此外，聚四氟乙烯能在-196℃-260℃的较广温度范围内保持优良的力学性能；由于PTFE大分子的偶极矩接近零，基本不带极性，因此绝缘性能很好；PTFE的表面自由能低，具有高度的不粘附和最低的摩擦系数，还具有极好的不燃性和抗老化性，这些优点使其在化工、机械、电子、电器、军工、航天、环保和桥梁等国民经济领域中起到了举足轻重的作用。

国内聚四氟乙烯产业近年来有了长足的发展，其中，在产业用纺织品行业，已经具备将聚四氟乙烯分散树脂制作做成纤维类纺织产品的成熟工艺，用其生产的纤维等纺织品，生产制作成用作袋式除尘的高温滤料PTFE针刺毡，在复杂工况下用于烟气过滤，已经显现出良好的产品性能和重要的经济价值。

目前用于长纤维制造的四氟乙烯分散树脂品种多样，但生产工艺较复杂，要添加各种助剂或改性单体，且分子量分布不稳定，导致长纤维加工困难及最终产品性能不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：本发明的目的在于提供一种分子量分布稳定的制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在聚合釜中加入50～70％体积去离子水，抽真空空后，加入含氟表面活性剂、乳液稳定剂、pH调节剂和引发剂，搅拌均匀，然后通入改性单体，并持续加入四氟乙烯单体至聚合釜内压强为1.8-2.5MPa开始反应，反应中，搅拌转速为60～70r/min，反应时间为：30min±5min；添加占总添加量40％的含氟表面活性剂；

步骤2：继续加入剩余四氟乙烯单体和占总添加量40％的含氟表面活性剂，提高转速为50～60r/min；反应时间为：90min±5min；

步骤3：步骤2后加入占总添加量20％的含氟表面活性剂，维持转速为30～40r/min，反应时间为：30min±5min，得乳液；

所述步骤1到步骤3的总反应时间为150min±5min，所述四氟乙烯单体的总添加量为所述去离子水质量的30-45％，所述含氟表面活性剂的添加总量为去离子水质量的0.05％-1.5％，所述改性单体的加入量为四氟乙烯质量的1％～3％，所述稳定剂的加入量为去离子水质量的2％～4％，所述步骤1到步骤3的反应压力控制在1.8～2.5MPa，反应温度控制在75～80℃；

步骤4：步骤3所得乳液再经过密度调配、凝聚、脱水和干燥，得到制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂。

优选的，上述制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法中，所述改性单体为六氟丙烯。

优选的，上述制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法中，所述含氟表面活性剂为全氟辛酸铵。

优选的，上述制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法中，所述乳液稳定剂为石蜡。

优选的，上述制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法中，所述pH调节剂为盐酸或丁二酸。

优选的，上述制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法中，所述引发剂为过硫酸铵。

优选的，上述制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法具体包括如下步骤：

步骤1：在带卧式螺旋搅拌器的4000L的聚合釜中加入去离子水2600L，抽真空，加入全氟辛酸铵1.2kg，石蜡75kg，丁二酸1.3kg和过硫酸铵7g，关闭进出口用氮气置换，分析氧含量小于20ppm，将反应釜升温至75℃，加入六氟丙烯，并持续加入四氟乙烯单体至釜内压力为2.2Mpa，以65r/min速度搅拌，开始反应，反应30min；

步骤2：继续加入剩余四氟乙烯单体和1.2kg全氟辛酸铵，提高转速至55r/min，继续反应90min；所述四氟乙烯单体添加总量为850kg；所述六氟丙烯添加量为90kg；

步骤3：步骤2后加入全氟辛酸铵0.6kg，维持转速为35r/min，反应145min得乳液；

步骤4：所述四氟乙烯单体添加总量为850kg，所述乳液经密度调配、凝聚、脱水和干燥后获得制造过滤毡用短纤维的四氟乙烯分散树脂。

本发明的另一技术方案为提供一种上述的制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法制备得到的四氟乙烯分散树脂。

本发明的有益效果在于：本发明涉及制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂及其制备方法，所述制备方法在聚合釜中加入约60％体积无离子水，抽空后加入含氟表面活性剂、乳液稳定剂、pH调节剂、引发剂，然后通入四氟乙烯单体开始反应，反应过程中通过分阶段控制表面活性剂和改性单体的加入，分阶段控制反应速度和统一的反应时间，获得的特定分子量分布范围3000～6000万的四氟乙烯乳液，乳液再经过密度调配、凝聚、脱水和干燥，得到适合长纤维制造的四氟乙烯分散树脂。

本发明工艺简单，操作稳定，无需添加特殊助剂，生产效率高，成本较低。所得四氟乙烯分散树脂适合用多种方法制造长纤维，用于制造PTFE基布，与PTFE针刺过滤毡合成过滤组件，具有除尘效率高，气体排放浓度低等特点，同时具备了四氟乙烯耐温、耐磨、耐腐、耐化学稳定性等优良特性，广泛适用于钢铁、电力、垃圾焚烧等各种恶劣的烟气的过滤，成为理想的大气环保治理材料。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。

本发明最关键的构思在于：本发明制备方法的反应过程中通过分阶段控制表面活性剂和改性单体的加入，分阶段控制反应速度和统一的反应时间，获得的特定分子量分布范围的四氟乙烯乳液，添加改性单体有利于树脂长纤维的加工性能，分子量处于3000万～6000万的较大分子量树脂需要相对缓慢持续的反应控制，反应第一阶段只加入少部分表面活性剂，防止形成过多的反应中心，伴随这反应的进行逐步添加表面活性剂，满足分子增长的表面活性剂浓度需要，反应收尾的第三阶段也要稳定反应温度延长时间促进分子量继续增长，获得分子量相对较大分布较窄的四氟乙烯分散液。

实施例1

步骤1：在聚合釜中加入50％体积去离子水，抽真空空后，加入含氟表面活性剂、乳液稳定剂、pH调节剂和引发剂，搅拌均匀，然后通入改性单体，并持续加入四氟乙烯单体至聚合釜内压强为1.8MPa开始反应，反应中，搅拌转速为60r/min，反应时间为：30min；添加占总添加量40％的含氟表面活性剂；

步骤2：继续加入剩余四氟乙烯单体和占总添加量40％的含氟表面活性剂，提高转速为50～60r/min；反应时间为：90min；

步骤3：步骤2后加入余下占总添加量20％的含氟表面活性剂，维持转速为30～40r/min，反应时间为：30minmin，得乳液；

所述步骤1到步骤3的总反应时间为150min，所述四氟乙烯单体的总添加量为所述去离子水质量的30％，所述含氟表面活性剂的添加总量为去离子水质量的0.05％，所述改性单体的加入量为四氟乙烯质量的1％，所述稳定剂的加入量为去离子水质量的2％，所述步骤1到步骤3的反应压力控制在1.8～2.5MPa，反应温度控制在80℃；

步骤4：步骤3所得乳液再经过密度调配、凝聚、脱水和干燥，得到制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂。

本发明上述制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法中，通过分阶段控制表面活性剂和改性单体的加入，分阶段控制反应速度和统一的反应时间，获得的特定分子量分布范围的四氟乙烯乳液，乳液再经过密度调配、凝聚、脱水和干燥，得到适合长纤维制造的四氟乙烯分散树脂。

实施例2

步骤1：在聚合釜中加入70％体积去离子水，抽真空空后，加入含氟表面活性剂、乳液稳定剂、pH调节剂和引发剂，搅拌均匀，然后通入改性单体，并持续加入四氟乙烯单体至聚合釜内压强为2.5MPa开始反应，反应中，搅拌转速为70r/min，反应时间为：35min；添加占总添加量40％的含氟表面活性剂；

步骤2：继续加入剩余四氟乙烯单体和占总添加量40％的含氟表面活性剂，提高转速为50～60r/min；反应时间为：90min；

步骤3：步骤2后加入占总添加量20％的含氟表面活性剂，维持转速为40r/min，反应时间为：30min，得乳液；

所述步骤1到步骤3的总反应时间为155min，所述四氟乙烯单体的总添加量为所述去离子水质量的45％，所述含氟表面活性剂的添加总量为去离子水质量的1.5％，所述改性单体的加入量为四氟乙烯质量的1％～3％，所述稳定剂的加入量为去离子水质量的4％，所述步骤1到步骤3的反应压力控制在1.8～2.5MPa，反应温度控制在75℃；

步骤4：步骤3所得乳液再经过密度调配、凝聚、脱水和干燥，得到制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂。

实施例3

一种制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在带卧式螺旋搅拌器的4000L的聚合釜中加入去离子水2600L，抽真空，加入全氟辛酸铵1.2kg，石蜡75kg，丁二酸1.3kg和过硫酸铵7g，关闭进出口用氮气置换，分析氧含量小于20ppm，将反应釜升温至75℃，加入六氟丙烯，并持续加入四氟乙烯单体至釜内压力为2.2Mpa，以65r/min速度搅拌，开始反应，反应30min；

步骤2：继续加入剩余四氟乙烯单体和1.2kg全氟辛酸铵，提高转速至55r/min，继续反应90min；所述六氟丙烯添加量为90kg；

步骤3：步骤2后加入全氟辛酸铵0.6kg，维持转速为35r/min，反应145min得乳液；

步骤4：所述四氟乙烯单体添加总量为850kg；所述乳液经密度调配、凝聚、脱水和干燥后获得制造过滤毡用短纤维的四氟乙烯分散树脂。

反应过程中调节循环冷却水，控制反应温度基本稳定在75～80度之间。放出乳液经凝聚、烘干后获得PTFE量为800kg，经检测标准相对密度2.15，平均分子量在4000万～4200万之间，适合用于加工PTFE长纤维。

本发明上述实施例所得造过滤毡用长纤维的四氟乙烯分散树脂的性能如下表1

表1

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在聚合釜中加入50～70％体积去离子水，抽真空空后，加入含氟表面活性剂、乳液稳定剂、pH调节剂和引发剂，搅拌均匀，然后通入改性单体，并持续加入四氟乙烯单体至聚合釜内压强为1.8-2.5MPa开始反应，反应中，搅拌转速为60～70r/min，反应时间为：30min±5min；添加占总添加量40％的含氟表面活性剂；

步骤2：继续加入剩余四氟乙烯单体和占总添加量40％的含氟表面活性剂，提高转速为50～60r/min；反应时间为：90min±5min；

步骤3：步骤2后加入占总添加量20％的含氟表面活性剂，维持转速为30～40r/min，反应时间为：30min±5min，得乳液；

所述步骤1到步骤3的总反应时间为150min±5min，所述四氟乙烯单体的总添加量为所述去离子水质量的30-45％，所述含氟表面活性剂的添加总量为去离子水质量的0.05％-1.5％，所述改性单体的加入量为四氟乙烯质量的1％～3％，所述稳定剂的加入量为去离子水质量的2％～4％，所述步骤1到步骤3的反应压力控制在1.8～2.5MPa，反应温度控制在75～80℃；

步骤4：步骤3所得乳液再经过密度调配、凝聚、脱水和干燥，得到制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂。

2.根据权利要求1所述的制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法，其特征在于，所述改性单体为六氟丙烯。

3.根据权利要求1所述的制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法，其特征在于，所述含氟表面活性剂为全氟辛酸铵。

4.根据权利要求1所述的制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法，其特征在于，所述乳液稳定剂为石蜡。

5.根据权利要求1所述的制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法，其特征在于，所述pH调节剂为盐酸或丁二酸。

6.根据权利要求1所述的制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵。

7.根据权利要求1所述的制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1：在带卧式螺旋搅拌器的4000L的聚合釜中加入去离子水2600L，抽真空，加入全氟辛酸铵1.2kg，石蜡75kg，丁二酸1.3kg和过硫酸铵7g，关闭进出口用氮气置换，分析氧含量小于20ppm，将反应釜升温至75℃，加入六氟丙烯，并持续加入四氟乙烯单体至釜内压力为2.2Mpa，以65r/min速度搅拌，开始反应，反应30min；所述六氟丙烯添加量为90kg；

步骤2：继续加入剩余四氟乙烯单体和1.2kg全氟辛酸铵，提高转速至55r/min，继续反应90min；

步骤3：步骤2后加入全氟辛酸铵0.6kg，维持转速为35r/min，反应145min得乳液；

步骤4：所述四氟乙烯单体添加总量为850kg；所述乳液经密度调配、凝聚、脱水和干燥后获得制造过滤毡用短纤维的四氟乙烯分散树脂。

8.一种权利要求1-7任一项所述的制造基布用长纤维的四氟乙烯分散树脂制备方法制备得到的四氟乙烯分散树脂。