CN116731226A - 一种含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氟化技术领域,尤其涉及一种含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法及应用,旨在解决现有的气固氟化工艺中存在的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化效果不佳的问题。含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法,将含氟热塑性聚合物与液体氟化试剂混合,将含氟热塑性聚合物的不稳定端基与液态氟化试剂充分接触,发生液固氟化反应,将不稳定端基转化成稳定的端基;其中,液体氟化试剂为氟氯化合物和惰性全氟取代溶剂的混合物。本发明采用氟氯化合物和惰性全氟取代溶剂的混合溶液作为液体氟化试剂,对含氟热塑性聚合物进行氟化封端处理,相比于现有的气固氟化工艺,反应过程效率高,反应时间短、反应温度较低。
Description
技术领域
本发明涉及含氟高分子材料技术领域,尤其涉及一种含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法及应用。
背景技术
含氟热塑性聚合物(FEP、PFA、PCTFE等)在热/化学稳定性、物理机械性、电绝缘性、耐老化性和低摩擦性能等方面与PTFE几乎一致,与PTFE相比,上述含氟热塑性聚合物能够熔融加工,克服了PTFE不能注塑加工的缺点。因此,含氟热塑性聚合物被广泛运用于一些工况苛刻、纯度和洁净度要求极高的行业中,尤其在半导体领域,含氟热塑性聚合物可用于制作输送药液和超纯水的管道、容器和设备内衬,以及硅片侵蚀用的托架或吊篮等,现已成为高端半导体工业发展必不可少的基石材料。
由于使用无机氧化物(如过硫酸钾、过硫酸铵)作为引发剂,导致含氟热塑性聚合物末端形成大量的不稳定性端基(例如-COOH、-COF、-CF=CF2),上述不稳定端基在挤出、注塑等高温加工过程中,极易分解生成CO2、HF、COF2等气体,腐蚀金属设备,造成含氟热塑性聚合物制品鼓泡,色泽加深,极大地影响了含氟热塑性聚合物的性能、外观和使用,在半导体或超高纯试剂生产等领域中,要求其使用的含氟热塑性聚合物的端基必须是惰性的,因此,须对上述含氟热塑性聚合物不稳定端基进行氟化封端处理,将其转化为稳定的三氟甲基(-CF3)。
目前,含氟热塑性聚合物不稳定端基氟化方法为:在锥型反应器或搅拌反应釜等反应器中,间歇通入氟气对含氟热塑性聚合物不稳定端基进行氟化处理,该过程为气固反应,含氟热塑性聚合物物料极易团聚,氟气对含氟热塑性聚合物的渗透性较低,气固两相接触效果较差,通常难以实现含氟热塑性聚合物不稳定端基全氟化封端处理,此外,-COF端基是强吸电子端基,与氟气反应活性较低,通常难以转化为-CF3端基,需要较高的温度250℃~300℃和较长的时间8h~16h,然而,在上述高温工况下,氟气极易与设备反应以及造成聚合物主链分解,导致含氟热塑性聚合物金属杂质偏高和性能降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法及应用,该方法为液固氟化反应,采用氟氯化合物和惰性全氟取代溶剂的混合溶液作为液体氟化试剂,对含氟热塑性聚合物不稳定端基进行氟化处理,相比于现有的气固氟化工艺,反应过程效率高、反应时间短、反应温度较低,解决了现有的气固氟化工艺中存在的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化效果不佳的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供的技术方案在于:
第一方面,本发明提供了一种含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法,将含氟热塑性聚合物与液体氟化试剂混合,将含氟热塑性聚合物的不稳定端基与液态氟化试剂充分接触,发生液固氟化反应,将不稳定端基转化成稳定的-CF3端基;
其中,液体氟化试剂为氟氯化合物和惰性全氟取代溶剂的混合物。
进一步的,
所述氟氯化合物为三氟化氯和/或五氟化氯。
进一步的,
所述惰性全氟取代溶剂为全氟取代烷烃和/或全氟取代叔胺。
进一步的,
所述全氟取代叔胺为全氟三乙胺、全氟三丙胺、全氟三丁胺。
进一步的,
所述液体氟化试剂中氟氯化合物的质量含量为(10-50)%。
进一步的,
所述液体氟化试剂与所述含氟热塑性聚合物的质量比为(2-10):1。
进一步的,
所述含氟热塑性聚合物是采用水相乳液聚合法得到的含氟热塑性聚合物;
所述含氟热塑性聚合物为聚全氟乙丙烯、可熔性聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯。
进一步的,
所述液固氟化反应的反应温度为(20-60)℃。
进一步的,
所述液固氟化反应的反应时间为(2-4)h。
进一步的,
第二方面,本发明提供了一种含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法在含氟热塑性聚合物氟化封端中的应用。
综合上述技术方案,本发明所能实现的技术效果在于:
(1)本发明采用氟氯化合物,相比于氟气,氟氯化合物的反应活性更高,能够产生更多的氟自由基,对含氟热塑性聚合物不稳定端基具有更好的氟化效果,能够显著降低氟化反应时间和反应温度。
(2)本发明采用液固氟化反应,能够显著提高反应物料的分散程度,可有效避免现有气固氟化反应过程中物料粘黏团聚,进而极大促进含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化效果。
(3)采用全氟取代叔胺作为惰性全氟取代溶剂,全氟取代叔胺能够与难氟化的-COF端基形成分子间偶极矩作用,提高-COF端基电子云密度,促进氟化反应效果。
(4)相比于现有气固氟化反应,本发明采用液固氟化反应所需温度较低,能够避免高温条件下氟化反应对反应器的腐蚀程度,降低含氟热塑性聚合物产物中金属离子含量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为液固氟化反应系统的结构示意图。
图标:10-液体储罐;11-第一液体管路;12-第二液体管路;20-氟化反应器;21-物料框;30-尾气处理装置;40-循环泵;50-搅拌装置;60-氟化反应器电炉;70-氮气管路;80-尾气管路。
具体实施方式
下列实施例用于进一步解释说明本发明,但是,它们并不构成对本发明范围的限制或限定。
本实施例将含氟热塑性聚合物与液体氟化试剂混合,在液固氟化反应系统内通过液体循环、搅拌等方式,将含氟热塑性聚合物的不稳定端基(-COOH、-COF、-CF=CF2等)与液态氟化试剂充分接触,发生液固氟化反应,全部转化为稳定的-CF3端基。
本实施例提供的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法的原理如下所示:
本实施例中,氟氯化合物为三氟化氯(沸点11.75℃)、五氟化氯(沸点-13.1℃),相比于氟气(沸点-188.1℃)等常规气态氟化剂,三氟化氯和五氟化氯能够提供更多的自由基,氟化活性更强,氟化反应效率更高,进而将含氟热塑性聚合物的不稳定端基尽可能转化为-CF3;此外,三氟化氯和五氟化氯沸点更低,在较低反应压力下可保持液体状态,采用液固氟化工艺,能够显著提高氟自由基和含氟热塑性聚合物不稳定端基的接触效果,提高反应效率。
惰性全氟取代溶剂可为全氟取代烷烃、全氟取代叔胺,惰性全氟取代溶剂几乎不与氟氯化物和含氟热塑性聚合物反应,在氟化反应过程可作为惰性溶剂,惰性全氟取代溶剂对氟氯化物具有良好的溶解性,可制成一定配比的液体氟化试剂,含氟热塑性聚合物在惰性全氟取代溶剂中具有一定的溶解性,可分散或悬浮于惰性全氟取代溶剂中,惰性全氟取代溶剂为含氟热塑性聚合物和氟氯化物进行液固反应提供良好的液相反应环境,可有效避免气固反应过程中物料粘黏团聚而反应不充分;优选的,-COF为强吸电子基团,通常难以氟化,采用全氟取代叔胺作为溶剂,由于全氟取代叔胺分子中含有为一对孤对电子,能够与-COF端基形成分子间偶极矩作用,从而提高-COF基团上电子云密度,进而提高氟化反应活性,确保在较低的反应温度和较短的反应时间下,即可实现含氟热塑性聚合物不稳定端基尽可能完全转化为稳定的-CF3端基。
全氟取代叔胺与含氟热塑性聚合物分子间偶极矩作用如下所示:
参照图1,液固氟化反应系统包含液体储罐10、氟化反应器20、尾气处理装置30等。
其中,液体储罐10内装有液体氟化试剂,液体储罐10设有第一液体管路11和第二液体管路12,第一液体管路11插入液体储罐10下端,并与氟化反应器20上端相连接,第一液体管路11设有循环泵40,第二液体管路12位于液体储罐10上。
其中,氟化反应器20还包含物料框21,含氟热塑性聚合物盛装于物料框21内,物料框21的四周及底部分布有若干筛孔,其孔径小于含氟热塑形聚合物粒径,确保含氟热塑性聚合物始终容纳于物料框21内,而液体氟化试剂能够通过筛孔进入物料框21内与含氟热塑性聚合物接触反应,此外,通过吊装物料框可以方便实现物料从氟化反应器的置入与卸出。
其中,氟化反应器20上端还设置有搅拌装置50,液体氟化试剂可通过液体循环泵40在氟化反应器20和液体储罐10之间进行液体循环,通过搅拌装置50进一步进行液固搅拌,提高含氟热塑性聚合物在液体氟化试剂中的分散程度,增加液态氟化试剂和含氟热塑性聚合物不稳定端基的接触效果。
其中,氟化反应器20的反应温度由氟化反应器电炉60提供,电炉加热温度最高为200℃。
其中,氟化反应器20下端还设有氮气管路70,氟化反应器20上端设有尾气管路80,气相出口管路与尾气处理装置30相连接。
其中,尾气处理装置30可为碱液淋洗塔、钠石灰吸附塔、活性炭吸附装置等常规含氟尾气处理装置30中的一种或多种串联。
另外,采用本实施例中的液固氟化反应系统,液态氟化试剂可循环使用,尾气产生量少,因此本实施例的尾气处理负荷较低。
本实施例中液固氟化反应的工序包括:物料加入、液体进料、氟化反应、液体回收、物料干燥、物料卸除等。
物料加入:将定量含氟热塑性聚合物粒料加入物料框21内,然后将盛装有含氟热塑性聚合物的物料框21吊装入氟化反应器20内;
液体进料:通过液体循环泵40将液体储罐10中液体氟化试剂加入至氟化反应器20内;
氟化反应:液固氟化反应温度可为(20-60)℃,反应时间为(2-4)h;
其中,液体氟化试剂通过循环泵40在氟化反应器20内进行液体循环,同时,启动氟化反应器20内搅拌装置50,提高液固两相接触效果;
液体回收:当氟化反应结束时,氟化反应器20内液体通过重力的作用返回液体储罐10内。
物料干燥:当氟化反应器20液体回收至液体储罐10后,打开氟化反应器20气相出口阀门,反应器温度升高至100~200℃,将氟化反应器20内残留的少量氟化试剂汽化,进入尾气处理系统,从而将含氟热塑性聚合物进行干燥,干燥时间为(0.5~2)h,干燥完毕后,打开氮气置换管路阀门,采用氮气对反应系统置换(1~2)h。
物料卸出:干燥结束后,关闭搅拌装置50,拆卸氟化反应器20,将物料框21吊出,从而收集反应完全后的物料。
本实施例采用液体循环和搅拌,将液体氟化试剂与含氟热塑性聚合物进行充分接触反应,能够显著提高含氟热塑性聚合物与液态氟化试剂的接触,进而提升含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化效果。液体氟化试剂可以重复使用,避免了氟化试剂的浪费,减少了尾气处理系统的负荷。
另外,本实施例中的含氟热塑性聚合物是采用水相乳液聚合法得到的含氟热塑性聚合物,包含但不限于聚全氟乙丙烯(FEP)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)等含氟热塑性聚合物粒料。
实施例一
(1)将100kg PFA颗粒(样品1)放置于物料框内,然后吊装入氟化反应器内;
(2)启动第一液体管路上循环泵,将液体储罐中400kg液体氟化试剂(其中,三氟化氯质量为100kg,全氟取代三乙胺质量为300kg)通过循环泵加入到氟化反应器中,并通过第二液体管路回流至液体储罐中形成液体循环,同时,启动氟化反应器内的搅拌装置,控制反应温度为30~40℃进行氟化反应;
(3)反应2h后,氟化反应器内的氟化试剂通过重力的作用返回至液体储罐中;
(4)待氟化反应器内氟化试剂回收至液体储罐后,将氟化反应器温度升高至100℃,并打开氟化反应器气相出口阀门,使氟化反应器内残留的微量氟化试剂汽化,进入尾气处理系统,干燥时间为1h;
(5)干燥结束后,通入氮气进行置换,置换1h后,关闭搅拌装置,取出氟化反应器中的PFA颗粒(样品2)。
实施例二
(1)将100kg PFA颗粒(样品1)放置于物料框内,然后吊装入氟化反应器内;
(2)启动第一液体管路上循环泵,将液体储罐中400kg液体氟化试剂(其中,三氟化氯质量为100kg,全氟己烷质量为300kg)通过循环泵加入到氟化反应器中,并通过第二液体管路回流至液体储罐中形成液体循环,同时,启动氟化反应器内的搅拌装置,控制反应温度为30~40℃进行氟化反应,进行氟化反应;
(3)反应2h后,氟化反应器内的氟化试剂通过重力的作用返回至液体储罐中;
(4)待氟化反应器内氟化试剂回收至液体储罐后,将氟化反应器温度升高至100℃,并打开氟化反应器气相出口阀门,使氟化反应器内残留的微量氟化试剂汽化,进入尾气处理系统,干燥时间为1h;
(5)干燥结束后,通入氮气进行置换,置换1h后,关闭搅拌装置,取出氟化反应器中的PFA颗粒(样品3)。
实施例三
(1)将100kg PFA颗粒(样品1)放置于物料框内,然后吊装入氟化反应器内;
(2)启动第一液体管路上循环泵,将液体储罐中400kg液体氟化试剂(其中,三氟化氯质量为100kg,全氟己烷质量为200kg,全氟取代三乙胺质量为100kg)通过循环泵加入到氟化反应器中,并通过第二液体管路回流至液体储罐中形成液体循环,同时,启动氟化反应器内的搅拌装置,控制反应温度为30~40℃进行氟化反应,进行氟化反应;
(3)反应2h后,氟化反应器内的氟化试剂通过重力的作用返回至液体储罐中;
(4)待氟化反应器内氟化试剂回收至液体储罐后,将氟化反应器温度升高至100℃,并打开氟化反应器气相出口阀门,使氟化反应器内残留的微量氟化试剂汽化,进入尾气处理系统,干燥时间为1h;
(5)干燥结束后,通入氮气进行置换,置换1h后,关闭搅拌装置,取出氟化反应器中的PFA颗粒(样品4)
实施例四
(1)将100kg FEP颗粒(样品5)放置于物料框内,然后吊装入氟化反应器内;
(2)启动第一液体管路上循环泵,将液体储罐中400kg液体氟化试剂(其中,五氟化氯质量为80kg,全氟取代三乙胺质量为320kg)通过循环泵加入到氟化反应器中,并通过第二液体管路回流至液体储罐中形成液体循环,同时,启动氟化反应器内的搅拌装置,控制反应温度为20~30℃进行氟化反应;
(3)反应2h后,氟化反应器内的氟化试剂通过重力的作用返回至液体储罐中;
(4)待氟化反应器内氟化试剂回收至液体储罐后,将氟化反应器温度升高至100℃,并打开氟化反应器气相出口阀门,使氟化反应器内残留的微量氟化试剂汽化,进入尾气处理系统,干燥时间为1h;
(5)干燥结束后,通入氮气进行置换,置换1h后,关闭搅拌装置,取出氟化反应器中的FEP颗粒(样品6);
实施例五
(1)将100kg FEP颗粒(样品5)放置于物料框内,然后吊装入氟化反应器内;
(2)启动第一液体管路上循环泵,将液体储罐中400kg液体氟化试剂(其中,五氟化氯质量为80kg,全氟己烷质量为320kg)通过循环泵加入到氟化反应器中,并通过第二液体管路回流至液体储罐中形成液体循环,同时,启动氟化反应器内的搅拌装置,控制反应温度为20~30℃进行氟化反应;
(3)反应2h后,氟化反应器内的氟化试剂通过重力的作用返回至液体储罐中;
(4)待氟化反应器内氟化试剂回收至液体储罐后,将氟化反应器温度升高至100℃,并打开氟化反应器气相出口阀门,使氟化反应器内残留的微量氟化试剂汽化,进入尾气处理系统,干燥时间为1h;
(5)干燥结束后,通入氮气进行置换,置换1h后,关闭搅拌装置,取出氟化反应器中的FEP颗粒(样品7)。
实施例六
(1)将100kg FEP颗粒(样品5)放置于物料框内,然后吊装入氟化反应器内;
(2)启动第一液体管路上循环泵,将液体储罐中400kg液体氟化试剂(其中,五氟化氯质量为80kg,全氟己烷质量为220kg,全氟取代三乙胺质量为100kg)通过循环泵加入到氟化反应器中,并通过第二液体管路回流至液体储罐中形成液体循环,同时,启动氟化反应器内的搅拌装置,控制反应温度为20~30℃进行氟化反应;
(3)反应2h后,氟化反应器内的氟化试剂通过重力的作用返回至液体储罐中;
(4)待氟化反应器内氟化试剂回收至液体储罐后,将氟化反应器温度升高至100℃,并打开氟化反应器气相出口阀门,使氟化反应器内残留的微量氟化试剂汽化,进入尾气处理系统,干燥时间为1h;
(5)干燥结束后,通入氮气进行置换,置换1h后,关闭搅拌装置,取出氟化反应器中的FEP颗粒(样品8)。
对比例一
(1)将100kg PFA颗粒(样品1)放置于物料框内,然后吊装入氟化反应器内;
(2)向氟化反应器内通入20%氟氮混合气,保持反应压力为0.1MPa,表压,反应温度为200℃,在搅拌作用下使氟气和PFA颗粒接触反应,每间隔0.5h需更新氟氮混合气;
(3)反应12h后,通入氮气对反应器进行置换,置换1h后,关闭搅拌装置,取出氟化反应器中的PFA颗粒(样品9)。
对比例二
(1)将100kg FEP颗粒(样品5)放置于物料框内,然后吊装入氟化反应器内;
(2)向反应器内通入30%氟氮混合气,维持反应压力为0.1MPa,表压,反应温度为150℃,在搅拌作用下使氟气和FEP颗粒接触反应,每间隔0.5h更新氟氮混合气;
(3)反应10h后,通入氮气对反应器进行置换,置换1h后,关闭搅拌装置,取出氟化反应器中的FEP颗粒(样品10)。
实验例
采用红外光谱分析法对样品的不稳定端基含量进行分析。
将含氟热塑性聚合物粉末在200℃~350℃下压制(0.1~0.2)mm的薄片,采用Nicolet380傅里叶变换红外光谱仪测定含氟热塑性聚合物不稳定端基的含量,不稳定端基的红外吸收波长见表1。
表1.含氟热塑性聚合物不稳定端基种类对应的特征红外吸收谱数一览表
端基种类 | 红外吸收谱数 | |
1 | -COOH | 1814 |
2 | -COF | 1883 |
3 | -CF=CF2 | 1795 |
采用Nicolet380傅里叶变换红外光谱仪对上述样品的不稳定端基含量进行分析,分析结果见表2。
表2.红外光谱分析法测定样品的不稳定端基含量的统计表
通过表2的数据可知,含氟热塑性聚合物选取可熔性聚四氟乙烯(PFA),相较于对比例一,通过本实施例提供的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法进行反应后,产物的不稳定端基含量大大减少,本实施例的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化效果更佳。同时,表2的数据可知,含氟热塑性聚合物选取聚全氟乙丙烯(FEP),相较于对比例二,通过本实施例提供的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法进行反应后,产物的不稳定端基含量大大减少,本实施例的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化效果更佳。并且,采用本实施例提供的氟化处理方法进行反应,当惰性全氟取代溶剂选取全氟取代叔胺和全氟取代烷烃时,与惰性全氟取代溶剂选取单组分的全氟取代叔胺或者全氟取代烷烃相比,含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化效果更优。
相比于气固氟化反应,本实施例采用液态氟氯化物和含氟热塑性聚合物在惰性全氟取代溶剂的液相环境中进行液固氟化反应,含氟热塑性聚合物分散程度较高,与氟氯化物接触更加充分,可有效避免气固反应过程中物料粘黏团聚而反应不充分,此外,氟氯化物反应活性更高,含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化反应活性更高,所需反应温度更低,反应时间更短。此外,含氟热塑性聚合物在全氟取代烷烃的分散程度要高于在全氟取代叔胺中的分散程度,同时,由于全氟取代叔胺存在分子间偶极矩作用,能够提高难氟化基团-COF的反应活性,对含氟热塑性聚合物不稳定端基氟化处理效果更佳,因此,当惰性全氟取代溶剂选取全氟取代叔胺和全氟取代烷烃时,含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化效果更优。
由于本实施例提供的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法在含氟热塑性聚合物在不稳定端基氟化处理中的应用的技术效果与上述实施例提供的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法的技术效果相同,此处不再赘述。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法,其特征在于,将含氟热塑性聚合物与液体氟化试剂混合,将含氟热塑性聚合物的不稳定端基与液态氟化试剂充分接触,发生液固氟化反应,将不稳定端基转化成稳定的-CF3端基;
其中,液体氟化试剂为氟氯化合物和惰性全氟取代溶剂的混合物。
2.根据权利要求1所述的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法,其特征在于,
所述氟氯化合物为三氟化氯和/或五氟化氯。
3.根据权利要求1所述的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法,其特征在于,
所述惰性全氟取代溶剂为全氟取代烷烃和/或全氟取代叔胺。
4.根据权利要求3所述的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法,其特征在于,
所述全氟取代叔胺为全氟三乙胺、全氟三丙胺、全氟三丁胺。
5.根据权利要求1所述的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法,其特征在于,
所述液体氟化试剂中氟氯化合物的质量含量为(10-50)%。
6.根据权利要求1所述的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法,其特征在于,
所述液体氟化试剂与所述含氟热塑性聚合物的质量比为(2-10):1。
7.根据权利要求1所述的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法,其特征在于,
所述含氟热塑性聚合物是采用水相乳液聚合法得到的含氟热塑性聚合物;
所述含氟热塑性聚合物为聚全氟乙丙烯、可熔性聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯。
8.根据权利要求1所述的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法,其特征在于,
所述液固氟化反应的反应温度为(20-60)℃。
9.根据权利要求1所述的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法,其特征在于,
所述液固氟化反应的反应时间为(2-4)h。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的含氟热塑性聚合物不稳定端基的氟化处理方法在含氟热塑性聚合物氟化封端中的应用。
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Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1210794A (en) * | 1968-01-18 | 1970-10-28 | Du Pont | Stabilisation of fluorocarbon polymers |
US4183873A (en) * | 1976-11-01 | 1980-01-15 | Hooker Chemicals & Plastics Corp. | Liquid phase fluorination process |
US4536266A (en) * | 1982-12-11 | 1985-08-20 | Hewing Gmbh & Co. | Process for the fluorination of a surface layer of formed bodies made of plastics |
US4743658A (en) * | 1985-10-21 | 1988-05-10 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Stable tetrafluoroethylene copolymers |
US5705717A (en) * | 1996-03-07 | 1998-01-06 | Alliedsignal Inc. | Fluorination process using hydrogen fluoride-containing fluorinating agents |
CN1221755A (zh) * | 1997-11-20 | 1999-07-07 | 旭硝子株式会社 | 制备含氟化脂环族结构的聚合物的方法 |
JP2009126860A (ja) * | 2007-11-28 | 2009-06-11 | Mitsubishi Materials Corp | 含フッ素化合物の製造方法 |
CN103172767A (zh) * | 2013-03-18 | 2013-06-26 | 金华永和氟化工有限公司 | 一种含氟聚合物的端基全氟化方法 |
CN104080819A (zh) * | 2011-11-30 | 2014-10-01 | 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 | 用于减少氟化聚合物中的不稳定端基的方法 |
US20150376302A1 (en) * | 2013-03-27 | 2015-12-31 | Asahi Glass Company, Limited | Terminal group conversion method and terminal stabilizing method |
CN109762083A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-17 | 山东华夏神舟新材料有限公司 | 含氟聚合物不稳定端基的稳定化处理方法 |
-
2023
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Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1210794A (en) * | 1968-01-18 | 1970-10-28 | Du Pont | Stabilisation of fluorocarbon polymers |
US4183873A (en) * | 1976-11-01 | 1980-01-15 | Hooker Chemicals & Plastics Corp. | Liquid phase fluorination process |
US4536266A (en) * | 1982-12-11 | 1985-08-20 | Hewing Gmbh & Co. | Process for the fluorination of a surface layer of formed bodies made of plastics |
US4743658A (en) * | 1985-10-21 | 1988-05-10 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Stable tetrafluoroethylene copolymers |
US5705717A (en) * | 1996-03-07 | 1998-01-06 | Alliedsignal Inc. | Fluorination process using hydrogen fluoride-containing fluorinating agents |
CN1221755A (zh) * | 1997-11-20 | 1999-07-07 | 旭硝子株式会社 | 制备含氟化脂环族结构的聚合物的方法 |
JP2009126860A (ja) * | 2007-11-28 | 2009-06-11 | Mitsubishi Materials Corp | 含フッ素化合物の製造方法 |
CN104080819A (zh) * | 2011-11-30 | 2014-10-01 | 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 | 用于减少氟化聚合物中的不稳定端基的方法 |
CN103172767A (zh) * | 2013-03-18 | 2013-06-26 | 金华永和氟化工有限公司 | 一种含氟聚合物的端基全氟化方法 |
US20150376302A1 (en) * | 2013-03-27 | 2015-12-31 | Asahi Glass Company, Limited | Terminal group conversion method and terminal stabilizing method |
CN109762083A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-17 | 山东华夏神舟新材料有限公司 | 含氟聚合物不稳定端基的稳定化处理方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
张俊甫: "《精细化工概论》", vol. 1, 中央广播电视大学出版社, pages: 308 * |
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