CN108250337A - 一种聚四氟乙烯乳液的制备方法 - Google Patents

一种聚四氟乙烯乳液的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚四氟乙烯乳液的制备方法，它包括以下步骤：首先准备原料，以去离子水为介质，全氟聚醚羧酸铵为乳化剂，全氟环醚为溶剂、石蜡为稳定剂，全氟酰基过氧化物为引发剂，丁二酸为PH调节剂，四氟乙烯为聚合单体，将上述原料准备完毕后经配料和聚合反应后得到聚四氟乙烯乳液，所得到的聚四氟乙烯乳液经过凝聚、洗涤和干燥后制得分散聚四氟乙烯树脂。本发明可避免环境保护和人体危害问题，全氟聚醚羧酸铵在全氟环醚的配合下使乳液稳定性提高。

Description

一种聚四氟乙烯乳液的制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚四氟乙烯乳液的制备方法。
背景技术
分散四氟树脂品质的差异是由于它们的颗粒尺寸、粒径分布以及颗粒形态不同所致，乳液聚合生产的“分散四氟树脂”的粒子粒径尺寸小、粒径分布合理、粒子形态可控，因此加工性能和制品性能好。
分散聚合中，全氟辛酸铵（PFOA）是最常用的乳化剂，但同时也是已知最难降解的有机污染物之一，具有很高的生物蓄积性和多种毒性，化学品委员会将其定义为持久存在于环境、具有生物储蓄性并对人类有害的物质。在这样的大背景下，全球的全氟辛酸替代就势在必行。
在常规工艺中，作为替代品的全氟聚醚羧酸铵（FEC）的分散效果不如PFOA，因此影响乳液稳定性，因此需要设计一种适用于FEC应用的乳液制备方法。
发明内容
本发明提供了一种聚四氟乙烯乳液的制备方法，它可避免环境保护和人体危害问题，全氟聚醚羧酸铵在全氟环醚的配合下使乳液稳定性提高。
本发明采用了以下技术方案： 一种聚四氟乙烯乳液的制备方法，它包括以下步骤：首先准备原料，以去离子水为介质，全氟聚醚羧酸铵为乳化剂，全氟环醚为溶剂、石蜡为稳定剂，全氟酰基过氧化物为引发剂，丁二酸为PH调节剂，四氟乙烯为聚合单体，将上述原料准备完毕后经配料和聚合反应后得到聚四氟乙烯乳液，所得到的聚四氟乙烯乳液经过凝聚、洗涤和干燥后制得分散聚四氟乙烯树脂。
本发明以去离子水的加入量为基准按重份计算，当去离子水为100份时，全氟聚醚羧酸铵为1.43×10-1～4.3×10-1份，石蜡为5份，全氟酰基过氧化物为1.14×10-2份，全氟环醚为0.6～1.6份，丁二酸为2.14×10-2份，四氟乙烯为15～40份。
本发明全氟酰基过氧化物与一部分的全氟聚醚羧酸铵、全氟环醚首先要进行预乳化，在预乳化时的三者比例为1:1:20，剩余部分的全氟聚醚羧酸铵与全氟环醚混合使用。
本发明聚合反应的起始温度为25℃，聚合反应的过程中的温度在25～35℃。
本发明合反应为恒压反应，聚合反应的压力为表压在1.6～3.0MPa间的一个定值。
本发明具有以下有益效果：采用了以上技术方案后，本发明可以解决全氟聚醚羧酸铵无法在原聚合工艺中完美替代全氟辛酸铵的技术问题。本发明的聚合温度接近室温，避免聚合完成后的冷却过程中的少量固体析出现象，未使用含全氟辛酸铵的助剂，产物树脂中不再含有全氟辛酸铵，即可避免环境保护和人体危害问题，全氟聚醚羧酸铵在全氟环醚的配合下使乳液稳定性提高。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步说明，旨在使本领域普通技术人员能够理解和实施本发明。但应当注意到，本发明并不限于所揭示的最佳实施例，基于本发明的启示，任何显而易见的变换或者等同替代，也应当被认为落入本发明的保护范围。
本发明公开了一种聚四氟乙烯乳液的制备方法，它包括以下步骤：首先准备原料，以去离子水为介质，全氟聚醚羧酸铵为乳化剂，全氟环醚为溶剂、石蜡为稳定剂，全氟酰基过氧化物为引发剂，丁二酸为PH调节剂，四氟乙烯为聚合单体，各原料的组分为：以去离子水的加入量为基准按重份计算，当去离子水为100份时，全氟聚醚羧酸铵为1.43×10-1～4.3×10-1份，石蜡为5份，全氟酰基过氧化物为1.14×10-2份，全氟环醚为0.6～1.6份，丁二酸为2.14×10-2份，四氟乙烯为15～40份，全氟酰基过氧化物与一部分的全氟聚醚羧酸铵、全氟环醚首先要进行预乳化，在预乳化时的三者比例为1:1:20，剩余部分的全氟聚醚羧酸铵与全氟环醚混合使用，将上述原料准备完毕后经配料和聚合反应后得到聚四氟乙烯乳液，聚合反应的起始温度为25℃，聚合反应的过程中的温度在25～35℃，聚合反应为恒压反应，聚合反应的压力为表压在1.6～3.0MPa间的一个定值，所得到的聚四氟乙烯乳液经过凝聚、洗涤和干燥后制得分散聚四氟乙烯树脂。
在以下实施例中四氟乙烯计量槽与反应釜之间用单向止回阀连接，使气体只能由计量槽到反应釜单向流动，使用的去离子水电导率为0.7μS/m。
实施例1：
步骤一，在容积为100L反应釜中加入65L去离子水水、3.5kg石蜡，作抽空置换处理，温度控制在25℃，然后将四氟乙烯加入反应釜，反应釜压力调节至2.0MPa并全程维持；
步骤二，将7.4g全氟酰基过氧化物、7.4g全氟聚醚羧酸铵、148g全氟环醚用乳化剂混合，全氟酰基过氧化物和这部分的全氟环醚需提前冷藏,，将272gFEC与892g全氟环醚混合；
步骤三，用计量泵先后将步骤二配制的液体加入步骤一反应釜内；
步骤四，在气体质量流量计示数达到23kg时终止反应；
本实施例测得乳液比重为1.175，对应固含量25%，与计算值24.7%误差在1%以内，基本吻合，未出现破乳现象。
实施例2：
步骤一，在容积为100L反应釜中加入65L去离子水水、3.5kg石蜡，作抽空置换处理，温度控制在25℃，然后将四氟乙烯加入反应釜，反应釜压力调节至1.6MPa并全程维持；
步骤二，将7.4g全氟酰基过氧化物、90g全氟聚醚羧酸铵、334g全氟环醚用乳化剂混合，全氟酰基过氧化物和这部分的全氟环醚需提前冷藏，将272gFEC与892g全氟环醚混合；
步骤三，用计量泵先后将步骤二配制的液体加入步骤一反应釜内；
步骤四，在气体质量流量计示数达到12kg时终止反应；
本实施例测得乳液比重为1.12，对应固含量15%，与计算值14.6%误差在1%以内，基本吻合，未出现破乳现象。
实施例3：
步骤一，在容积为100L反应釜中加入65L去离子水水、3.5kg石蜡，作抽空置换处理，温度控制在25℃，然后将四氟乙烯加入反应釜，反应釜压力调节至3.0MPa并全程维持；
步骤二，将7.4g全氟酰基过氧化物、180g全氟聚醚羧酸铵、3620g全氟环醚用乳化剂混合，全氟酰基过氧化物和这部分的全氟环醚需提前冷藏，将272gFEC与892g全氟环醚混合；
步骤三，用计量泵先后将步骤二配制的液体加入步骤一反应釜内；
步骤四，在气体质量流量计示数达到18kg时终止反应；
本实施例测得乳液比重为1.15，对应固含量120%，与计算值20.4%误差在1%以内，基本吻合，未出现破乳现象。
固含量的计算值和检测值可反映出原料损耗率，而分散聚合的原料损耗是由于部分破乳现象造成的，因此上述实施例中，通过视觉观察和固含量误差计算两方面同时验证本发明的乳化体系稳定性好。

Claims (5)

1.一种聚四氟乙烯乳液的制备方法，其特征是它包括以下步骤：
首先准备原料，以去离子水为介质，全氟聚醚羧酸铵为乳化剂，全氟环醚为溶剂、石蜡为稳定剂，全氟酰基过氧化物为引发剂，丁二酸为PH调节剂，四氟乙烯为聚合单体，将上述原料准备完毕后经配料和聚合反应后得到聚四氟乙烯乳液，所得到的聚四氟乙烯乳液经过凝聚、洗涤和干燥后制得分散聚四氟乙烯树脂。
2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯乳液的制备方法，其特征是以去离子水的加入量为基准按重份计算，当去离子水为100份时，全氟聚醚羧酸铵为1.43×10-1～4.3×10-1份，石蜡为5份，全氟酰基过氧化物为1.14×10-2份，全氟环醚为0.6～1.6份，丁二酸为2.14×10-2份，四氟乙烯为15～40份。
3.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯乳液的制备方法，其特征是所述的全氟酰基过氧化物与一部分的全氟聚醚羧酸铵、全氟环醚首先要进行预乳化，在预乳化时的三者比例为1:1:20，剩余部分的全氟聚醚羧酸铵与全氟环醚混合使用。
4.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯乳液的制备方法，其特征是所述的聚合反应的起始温度为25℃，聚合反应的过程中的温度在25～35℃。
5.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯乳液的制备方法，其特征是所述的聚合反应为恒压反应，聚合反应的压力为表压在1.6～3.0MPa间的一个定值。
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