RU2501815C1 - Method of producing nanodispersed fluoroplastic - Google Patents

Method of producing nanodispersed fluoroplastic Download PDF

Info

Publication number
RU2501815C1
RU2501815C1 RU2012136686/04A RU2012136686A RU2501815C1 RU 2501815 C1 RU2501815 C1 RU 2501815C1 RU 2012136686/04 A RU2012136686/04 A RU 2012136686/04A RU 2012136686 A RU2012136686 A RU 2012136686A RU 2501815 C1 RU2501815 C1 RU 2501815C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluoroplastic
nanodispersed
plasma
electric discharge
thermal decomposition
Prior art date
Application number
RU2012136686/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Георгиевич Курявый
Вячеслав Михайлович Бузник
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН)
Priority to RU2012136686/04A priority Critical patent/RU2501815C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2501815C1 publication Critical patent/RU2501815C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141Feedstock
    • Y02P20/143Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of producing nanodispersed fluoroplastic is realised via thermal decomposition of solid polytetrafluoroethylene in an air atmosphere using high-voltage electric discharge in an alternating electric field. Thermal decomposition is initiated by placing the starting material into the plasma of the high-voltage electric discharge between completely or partially platinum electrodes and holding in the plasma area until inflammation thereof. The material is then removed from the plasma area and transferred into a chamber with access to air to allow thermal composition thereof under the action of spontaneously continuing smouldering. The nanodispersed thermal decomposition product is then collected.
EFFECT: improved tribological properties of the obtained material by forming a separate chemical compound which corresponds to the polytetrafluoroethylene formula, the structure of which is homogeneous and includes spherical nanoparticles.
2 cl, 6 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к химии фторорганических соединений, а именно, к технологии получения нанодисперсного фторорганического материала, который может быть использован в качестве твердой смазки, а также в составе противоизносных, антифрикционных водоотталкивающих, электретных, изолирующих покрытий и композиций для приборов, устройств, машин и механизмов, в том числе, масляных композиций для двигателей и трансмиссий автомобилей.The invention relates to the chemistry of organofluorine compounds, in particular, to a technology for producing nanodispersed organofluorine material, which can be used as a solid lubricant, as well as in antiwear, antifriction water-repellent, electret, insulating coatings and compositions for devices, devices, machines and mechanisms, including oil compositions for engines and transmissions of automobiles.

Известен способ получения фторполимерного мелкодисперсного порошка (пат. РФ №1818328, опубл. 1993.05.30), включающий нагревание фторопластового материала до температуры 480-540°С с последующим испарением в токе инертного газа при времени пребывания продуктов реакции в зоне нагрева 0,2-0,3 секунды с дальнейшей конденсацией мелкодисперсного порошка политетрафторэтилена на стенках реактора, охлаждаемых до 0-100°С. Полученный известным способом фторполимерный порошок при его использовании в составе антифрикционных присадок вследствие недостаточно малого размера его частиц требует использования специальных добавок для предотвращения их агломерации. Кроме того, известный способ достаточно сложен в аппаратурном оформлении, что связано с необходимостью проведения реакции в токе сухого инертного газа.A known method of producing fluoropolymer fine powder (US Pat. RF No. 1818328, publ. 1993.05.30), including heating the fluoroplastic material to a temperature of 480-540 ° C, followed by evaporation in an inert gas stream during a residence time of the reaction products in the heating zone of 0.2 0.3 seconds with further condensation of a fine powder of polytetrafluoroethylene on the walls of the reactor, cooled to 0-100 ° C. The fluoropolymer powder obtained in a known manner when used in the composition of antifriction additives due to the insufficient size of its particles requires the use of special additives to prevent their agglomeration. In addition, the known method is quite complicated in hardware design, which is associated with the need to conduct the reaction in a stream of dry inert gas.

Известен способ получения монофракционного тонкодисперсного порошка политетрафторэтилена, описанный в патенте РФ №2100376, опубл. 1997.12.27, включающий термодеструкцию фторопласта при 480-540°С в потоке циркулирующих газообразных продуктов термодеструкции, содержащих 0,05-1,0 об.% ненасыщенного водой кислорода или 0,1-5,0 об.% насыщенного водой воздуха, что в пересчете на кислород составляет 0,015-0,4 мас.%. Недостатком известного способа является сравнительно большой размер частиц получаемого с его помощью материала (около 1 мкм) и, как следствие, недостаточная устойчивость к седиментации содержащих его масляных дисперсий, в некоторых случаях препятствующая успешному практическому применению.A known method of producing a monofractional fine powder of polytetrafluoroethylene, described in RF patent No. 2100376, publ. 1997.12.27, including thermal degradation of fluoroplastic at 480-540 ° C in a stream of circulating gaseous thermal degradation products containing 0.05-1.0 vol.% Oxygen unsaturated with water or 0.1-5.0 vol.% Air saturated with water, which in terms of oxygen is 0.015-0.4 wt.%. A disadvantage of the known method is the relatively large particle size of the material obtained with its use (about 1 μm) and, as a consequence, the insufficient resistance to sedimentation of the oil dispersions containing it, which in some cases impedes successful practical use.

Известен также способ получения ультрадисперсного политетрафторэтилена, описанный в патенте РФ №2212418, опубл. 2003.09.20, включающий термодеструкцию политетрафторэтилена при 480-540°С в среде выделяющихся газов термодеструкции в присутствии термодинамически пригодных для окисления политетрафторэтилена кислородсодержащих соединений, выбранных из группы, включающей воздух, кислород, их смеси, оксиды или пероксидные соединения элементов I, II, III, IV групп периодической системы, в количестве 3-15 мас.% в пересчете на кислород, и последующее одновременное охлаждение и конденсацию продуктов термодеструкции путем их пропускания в растворитель. Недостатком известного способа является недостаточно малый размер получаемых с его помощью частиц фторопласта, а также необходимость выделения получаемого ультрадисперсного фторопласта из растворителя, например, фильтрованием либо центрифугированием, и его отмывания от органического растворителя, что отрицательно сказывается на чистоте получаемого материала и приводит к усложнению известного способа.There is also a method of producing ultrafine polytetrafluoroethylene described in the patent of the Russian Federation No. 2212418, publ. September 2003, 20, including thermal degradation of polytetrafluoroethylene at 480-540 ° C in the environment of the released thermal degradation gases in the presence of oxygen-containing compounds thermodynamically suitable for the oxidation of polytetrafluoroethylene, selected from the group consisting of air, oxygen, mixtures thereof, oxides or peroxide compounds of elements I, II, III , IV groups of the periodic system, in an amount of 3-15 wt.% In terms of oxygen, and subsequent simultaneous cooling and condensation of thermal decomposition products by passing them to a solvent. A disadvantage of the known method is the insufficiently small size of the fluoroplastic particles obtained with its help, as well as the need to isolate the resulting ultrafine fluoroplastic from the solvent, for example, by filtration or centrifugation, and washing it off from the organic solvent, which negatively affects the purity of the resulting material and complicates the known method .

Наиболее близким к заявляемому является способ получения нанодисперсного фторорганического материала (пат. РФ №2341536, опубл. 2008.12.20), путем термодеструкции политетрафторэтилена в плазме электрического разряда в переменном электрическом поле при амплитуде переменного напряжения не менее 2 кВ в атмосфере воздуха с последующим охлаждением.Closest to the claimed is a method for producing nanosized organofluorine material (US Pat. RF No. 2341536, publ. 2008.12.20), by thermal decomposition of polytetrafluoroethylene in an electric discharge plasma in an alternating electric field with an alternating voltage amplitude of at least 2 kV in air atmosphere, followed by cooling.

Полученный известным способом нанодисперсный фторорганический материал не является индивидуальным химическим соединением, поскольку кроме фторорганических соединений, соответствующих политетрафторэтилену, он содержит и другие фторорганические соединения. Кроме того, он состоит либо из частиц неправильной формы, являющихся агломератами более мелких образований, либо из кристаллов. Таким образом, химический состав и структура фторорганического материала, полученного известным способом, не обеспечивают требуемых трибологических свойств при его непосредственном применении в качестве смазки, а также в качестве ингредиента смазочных композиций.The nanodispersed organofluorine material obtained in a known manner is not an individual chemical compound, since in addition to the organofluorine compounds corresponding to polytetrafluoroethylene, it also contains other organofluorine compounds. In addition, it consists of either particles of irregular shape, which are agglomerates of smaller formations, or of crystals. Thus, the chemical composition and structure of the organofluorine material obtained in a known manner do not provide the required tribological properties when used directly as a lubricant, as well as as an ingredient in lubricant compositions.

Задачей изобретения является разработка способа получения нанодисперсного фторорганического материала, соответствующего индивидуальной формуле политетрафторэтилена, проявляющего высокие трибологические свойства.The objective of the invention is to develop a method for producing nanosized organofluorine material corresponding to the individual formula of polytetrafluoroethylene, exhibiting high tribological properties.

Технический результат способа заключается в улучшении трибологических свойств получаемого с его помощью нанодисперсного фторорганического материала за счет формирования индивидуального химического соединения, соответствующего формуле политетрафторэтилена, структура которого является гомогенной и включает частицы сферической формы.The technical result of the method is to improve the tribological properties of the obtained nanodispersed organofluorine material by forming an individual chemical compound corresponding to the formula of polytetrafluoroethylene, the structure of which is homogeneous and includes particles of a spherical shape.

Указанный технический результат обеспечивается способом получения нанодисперсного фторопласта путем термодеструкции твердого политетрафторэтилена в атмосфере воздуха с использованием высоковольтного электрического разряда в переменном электрическом поле, в котором, в отличие от известного, начало термодеструкции инициируют, помещая исходный материал в плазму высоковольтного электрического разряда между полностью либо частично платиновыми электродами и выдерживая в зоне плазмы до момента его возгорания с появлением пламени, затем это материал извлекают из зоны плазмы и переносят в камеру с доступом воздуха для протекания его термодеструкции под воздействием самопроизвольно продолжающегося тления и последующего сбора нанодисперсного продукта термодеструкции.The indicated technical result is provided by a method for producing nanodispersed fluoroplastic by thermal decomposition of solid polytetrafluoroethylene in an air atmosphere using a high-voltage electric discharge in an alternating electric field, in which, unlike the known one, the onset of thermal destruction is initiated by placing the starting material in a high-voltage electric discharge plasma between fully or partially platinum electrodes and holding in the plasma zone until it ignites with the flame, This material is removed from the plasma zone and transferred to a chamber with air access for its thermal destruction under the influence of spontaneously continuing smoldering and the subsequent collection of the nanodispersed thermal destruction product.

Оптимальной для инициации процесса термодеструкции является амплитуда переменного напряжения 8-10 кВ.Optimal for initiating the process of thermal destruction is the amplitude of an alternating voltage of 8-10 kV.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Твердый политетрафторэтилен (ПТФЭ), иначе фторопласт (общепринятое техническое название), в качестве исходного сырья помещают в реактор из огнеупорного материала, снабженный встроенными электродами, выполненными из платины либо из меди с платиновыми наконечниками. Для предотвращения пробоя электрического разряда электроды надежно изолированы от корпуса реактора и выполнены таким образом, что электрический разряд осуществляется достаточно далеко от его стенок. Реактор обеспечивается постоянным доступом воздуха.Solid polytetrafluoroethylene (PTFE), otherwise fluoroplastic (common technical name), is placed as a feedstock in a reactor made of refractory material equipped with built-in electrodes made of platinum or copper with platinum tips. To prevent breakdown of the electric discharge, the electrodes are reliably isolated from the reactor vessel and are designed in such a way that the electric discharge is carried out far enough from its walls. The reactor is provided with constant access of air.

Между электродами возбуждают высоковольтный электрический разряд с переменным (импульсным, синусоидальным) напряжением с амплитудой 8-10 кВ. Исходный фторопластовый образец помещают в зону плазмы этого разряда.A high-voltage electric discharge with alternating (pulse, sinusoidal) voltage with an amplitude of 8-10 kV is excited between the electrodes. The initial fluoroplastic sample is placed in the plasma zone of this discharge.

Через короткий промежуток времени в области, находящейся в зоне плазмы, фторопласт начинает гореть красным пламенем с выделением черного дыма, при этом участки поверхности фторопласта между электродами также становятся черными.After a short period of time in the region located in the plasma zone, the fluoroplastic begins to burn with a red flame with the emission of black smoke, while the areas of the fluoroplastic surface between the electrodes also become black.

После появления пламени и черного дыма, момент возникновения которых строго контролируют, фторопластовый образец извлекают из зоны плазмы и перемещают из реактора в смежную замкнутую камеру с доступом воздуха. При этом процесс его термодеструкции продолжается, поскольку горение фторопласта прекращается не полностью, а продолжается в форме тления, о чем свидетельствует исчезновение пламени и появление красного свечения, видимого сквозь зачерненную в результате горения в зоне плазмы поверхность фторопласта. Тление фторопласта с выделением дыма белого цвета продолжается в течение нескольких секунд.After the appearance of flame and black smoke, the moment of occurrence of which is strictly controlled, the fluoroplastic sample is removed from the plasma zone and transferred from the reactor to an adjacent closed chamber with air access. At the same time, the process of its thermal degradation continues, since the burning of the fluoroplastic does not stop completely, but continues in the form of decay, as evidenced by the disappearance of the flame and the appearance of a red glow visible through the surface of the fluoroplastic blackened as a result of burning in the plasma zone. Smoldering of ftoroplast with the evolution of white smoke continues for several seconds.

Выделяющийся в ходе тления фторопласта белый дым, охлаждаясь, оседает на стенках камеры либо на специально предназначенном для этого продуктоприемнике, например, в форме пластины, в виде нанодисперсного порошка белого цвета, который является целевым продуктом.The white smoke emitted during the decay of the fluoroplastic, cooling, settles on the walls of the chamber or on a specially designed product receiver, for example, in the form of a plate, in the form of a white nanodispersed powder, which is the target product.

По данным электронной микроскопии, полученный продукт образован сфероподобными частицами (фиг.1) диаметром 0.1-0.4 мкм, которые имеют слоистое строение (фиг.2).According to electron microscopy, the resulting product is formed by spherical particles (figure 1) with a diameter of 0.1-0.4 μm, which have a layered structure (figure 2).

По данным рентгеноэлектронной спектроскопии, осевшее вещество по химическому составу представляет собой чистый фторопласт (ПТФЭ). На это указывают соотношения содержания фтора и углерода и энергии связей атомов фтора (Fls) и углерода (Cls) (фиг.3), характерные для фторопласта (Moulder J.F., SticKle W.F., Sobol P.E., Bomben K.D.Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Published by Perkin-Elmer Corp., 1992, Eden Prairie, USA).According to X-ray spectroscopy, the settled substance by its chemical composition is pure fluoroplastic (PTFE). This is indicated by the ratio of the fluorine and carbon contents and the bond energy of fluorine atoms (Fls) and carbon (Cls) (Fig. 3), characteristic of fluoroplastic (Moulder JF, SticKle WF, Sobol PE, Bomben KD Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Published by Perkin-Elmer Corp., 1992, Eden Prairie, USA).

По данным рентгенофазового анализа (РФА) (фиг.4), спектр полученного вещества практически совпадает с РФА спектром известного ультрадисперсного ПТФЭ, описанного в патенте РФ №2212418.According to x-ray phase analysis (XRD) (Fig. 4), the spectrum of the obtained substance practically coincides with the XRD spectrum of the known ultrafine PTFE described in RF patent No. 2212418.

Установленное по данным пиролитической масс-хроматографии, распределение молекулярных весов молекул полученного предлагаемым способом нанодисперсного фторопласта показано на фиг.5 в сравнении с распределением молекулярных весов молекул упомянутого выше известного ультрадисперсного ПТФЭ марки ФОРУМ, описанным в работе (А.Д. Павлов, С.В. Суховерхов, А.К. Цветников. Использование пиролитической хроматомасс-спектрометрии для определения состава ФОРУМа и его фракций. Вестник ДВО РАН., 2011, №5, С.72-75). Эти данные представлены на фиг.5 следующим образом: 1 - известный ультрадисперсный порошок фторопласта марки ФОРУМ, 2 - предлагаемый нанодисперсный порошок фторопласта. На спектре помечены пики, отвечающие числу атомов углерода в молекуле 5, 6, 7, 8, 9, остальные пики расположены в сторону увеличения времени удерживания, при этом каждый последующий содержит на один атом углерода в молекулах больше по сравнению с предыдущим.Established according to pyrolytic mass chromatography, the distribution of molecular weights of the molecules obtained by the proposed method of nanodispersed fluoroplastic is shown in Fig. 5 in comparison with the distribution of molecular weights of the molecules of the aforementioned well-known ultrafine PTFE grade FORUM described in (A.D. Pavlov, S.V. Sukhoverkhov, AK Tsvetnikov. Use of pyrolytic chromato-mass spectrometry to determine the composition of FORUM and its fractions. Vestnik FEB RAS., 2011, No. 5, P.72-75). These data are presented in FIG. 5 as follows: 1 — the known ultrafine fluoroplastic powder of the FORUM brand, 2 — the proposed nanodispersed fluoroplastic powder. Peaks corresponding to the number of carbon atoms in the molecule 5, 6, 7, 8, 9 are marked on the spectrum, the remaining peaks are located in the direction of increasing retention time, while each subsequent one contains one carbon atom in the molecules more than the previous one.

В составе предлагаемого нанодисперсного фторопласта, в отличие от известного ультрадисперсного, практически отсутствуют как крайние низкомолекулярные, так и крайние высокомолекулярные компоненты. Известный ультрадисперсный ПТФЭ содержит молекулы перфторуглерода с 5-70 атомами углерода, в то время как предлагаемый нанодисперсный фторопласт преимущественно включает молекулы с 13-48 атомами. Отсутствие либо незначительное количество низкомолекулярных составляющих является предпочтительным с экологической точки зрения преимущественно из-за того, что они выбрасываются в атмосферу из смазки при трении вследствие нагревания трущихся поверхностей. Укорочение молекулярной цепи фторопласта приводит к его более легкому растиранию между трущимися поверхностями, повышая тем самым его трибологические свойства.In the composition of the proposed nanodispersed fluoroplastic, in contrast to the known ultrafine, there are practically no extreme low molecular weight or extreme high molecular weight components. The known ultrafine PTFE contains perfluorocarbon molecules with 5-70 carbon atoms, while the proposed nanodispersed fluoroplastic mainly includes molecules with 13-48 atoms. The absence or insignificant amount of low molecular weight components is preferable from an environmental point of view mainly due to the fact that they are released into the atmosphere from the lubricant during friction due to heating of the rubbing surfaces. The shortening of the molecular chain of the fluoroplastic leads to its easier rubbing between the rubbing surfaces, thereby increasing its tribological properties.

Практически сферическая форма и малый размер частиц получаемого с помощью предлагаемого способа нанодисперсного фторопласта обеспечивают их эффективное проникновение в микро- и нанопоры и легкое растирание между трущимися поверхностями, сообщая материалу высокие трибологические свойства. Кроме того, улучшение трибологических свойств предлагаемого материала связано с возможностью нанесения более тонкого слоя смазки на поверхность различных материалов и изделий при ее высоком качестве. При этом обеспечивается высокая устойчивость содержащих предлагаемый нанодисперсный фторопласт дисперсий, приближающихся к коллоидным растворам.The practically spherical shape and small particle size of the nanodispersed fluoroplast obtained using the proposed method ensure their effective penetration into micro- and nanopores and easy grinding between friction surfaces, giving the material high tribological properties. In addition, improving the tribological properties of the proposed material is associated with the possibility of applying a thinner layer of lubricant on the surface of various materials and products with its high quality. This ensures high stability containing the proposed nanodispersed fluoroplastic dispersions approaching colloidal solutions.

Наряду с высокими трибологическими свойствами предлагаемый материал проявляет водоотталкивающие, диэлектрические, электретные и теплоизоляционные свойства, имеет высокую климатическую стойкость, не стареет, обладает биосовместимостью и нетоксичностью.Along with high tribological properties, the proposed material exhibits water-repellent, dielectric, electret and heat-insulating properties, has high climatic resistance, does not age, has biocompatibility and non-toxicity.

Примеры конкретного осуществления способаExamples of specific implementation of the method

Фторопластовый стержень размерами 3 мм × 3 мм × 100 мм помещают в реактор, выполненный из огнеупорного стекла с вмонтированными медными электродами, снабженными платиновыми наконечниками. Фторопластовый стержень удерживается с помощью стандартного приспособления типа зажима.A fluoroplastic rod with dimensions of 3 mm × 3 mm × 100 mm is placed in a reactor made of refractory glass with mounted copper electrodes equipped with platinum tips. The fluoroplastic rod is held by a standard fixture such as a clamp.

Источником тока служит генератор переменного тока, напряжение на электродах изменяется в импульсном режиме с амплитудой 10 кВ.The current source is an alternating current generator, the voltage at the electrodes changes in a pulsed mode with an amplitude of 10 kV.

Схематически устройство показано на фиг.6 (блок-схема двухкамерной установки, где а - этап поджига фторопласта в плазме, 6 - этап тления фторопласта вне области плазмы и сбора продукта.). В состав установки входят: 1 - камера, где происходит горение в плазменном разряде, 2 - камера, где получается целевой продукт, 3, 4 - медные электроды с платиновыми наконечниками, 5 - фторопластовый стержень, 6 - пластина для сбора продукта, 7, 8 - отверстия для доступа воздуха, 9 - дымообразный продукт.Schematically, the device is shown in Fig.6 (a block diagram of a two-chamber installation, where a is the stage of ignition of the fluoroplastic in the plasma, 6 is the stage of decay of the fluoroplastic outside the plasma region and the collection of the product.). The installation includes: 1 - a chamber where combustion occurs in a plasma discharge, 2 - a chamber where the target product is obtained, 3, 4 - copper electrodes with platinum tips, 5 - a fluoroplastic rod, 6 - a plate for collecting the product, 7, 8 - openings for air access, 9 - smoke product.

С появлением плазменного шнура помещенный в камеру 1 между электродами 3 и 4 фторопластовый стержень 5 начинает гореть красным пламенем с выделением черного дыма в области, находящейся в зоне плазмы.With the appearance of the plasma cord, the fluoroplastic rod 5 placed in the chamber 1 between the electrodes 3 and 4 begins to burn with a red flame with the release of black smoke in the region located in the plasma zone.

Непосредственно сразу после появления пламени и дыма (этот момент четко контролируют) фторопластовый стержень извлекают из зоны плазмы и перемещают в смежную камеру 2. Это обусловлено тем, что задержка фторопласта в зоне плазмы приводит к потере его массы без выхода нанодисперсного ПТФЭ, поскольку при его дальнейшем горении образуется фторированная сажа, смешанная с наночастицами платины. Такое же явление наблюдается при значениях амплитуды напряжения выше заявляемых.Immediately after the appearance of flame and smoke (this moment is clearly controlled), the fluoroplastic rod is removed from the plasma zone and moved to adjacent chamber 2. This is due to the fact that the delay of the fluoroplastic in the plasma zone leads to the loss of its mass without the release of nanodispersed PTFE, since with its further During combustion, fluorinated soot is formed, mixed with platinum nanoparticles. The same phenomenon is observed with values of the voltage amplitude above the claimed.

После удаления фторопластового стержня из зоны плазмы и перемещения в смежную камеру пламя исчезает, но стержень продолжает тлеть в зачерненной центральной области в течение примерно 8 секунд, выделяя дым белого цвета, оседающий по мере охлаждения на пластине 6 и на стенках камеры 2.After removing the fluoroplastic rod from the plasma zone and moving to an adjacent chamber, the flame disappears, but the rod continues to smolder in the blackened central region for about 8 seconds, emitting white smoke that settles as it cools on plate 6 and on the walls of chamber 2.

После прекращения выделения белого дыма и окончательного остывания фторопластового стержня 5 путем соскребания с пластины 6 и частично со стенок камеры 2 осадка, образовавшегося в результате охлаждения этого дыма, получают нанодисперсный порошок фторопласта белого цвета с выходом около 10% по отношению к общей потере массы фторопласта при его термодеструкции.After the cessation of white smoke and the final cooling of the fluoroplastic rod 5 by scraping from the plate 6 and partially from the walls of the chamber 2 the precipitate formed as a result of cooling of this smoke, a white nanoparticle fluoroplastic powder is obtained with a yield of about 10% with respect to the total fluoroplastic mass loss at its thermal degradation.

Аналогичные результаты получены при амплитуде переменного напряжения 8 кВ.Similar results were obtained with an amplitude of an alternating voltage of 8 kV.

При меньших значениях амплитуды напряжения поджиг фторопласта замедляется, при больших наблюдается образование большого количества фторированной сажи с наночастицами платины.At lower values of the voltage amplitude, the ignition of the fluoroplastic slows down; at large, the formation of a large amount of fluorinated soot with platinum nanoparticles is observed.

Рентгеноэлектронную спектроскопию (РЭС) полученного продукта проводили с помощью комплекса фирмы SPECS для исследования поверхности с использованием 150-мм полусферического электростатического анализатора. Для возбуждения спектров использовали MgKα-излучение. Калибровку энергий связи осуществляли по линии Cls углеводородов, для которой принята Есв=285,0 эВ. При интерпретации использован известный литературный источник (Moulder J.F., SticKle W.F., Sobol P.E., Bomben K.D.Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy.Published by Perkin-Elmer Corp., 1992, Eden Prairie, USA).X-ray electron spectroscopy (RES) of the obtained product was carried out using a complex of SPECS to study the surface using a 150-mm hemispherical electrostatic analyzer. To excite the spectra, MgKα radiation was used. Calibration of the binding energies was carried out along the Cls line of hydrocarbons, for which Ecb = 285.0 eV was adopted. In the interpretation, a well-known literary source was used (Moulder J.F., SticKle W.F., Sobol P.E., Bomben K.D. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Published by Perkin-Elmer Corp., 1992, Eden Prairie, USA).

Морфологию образцов изучали методами электронной сканирующей микроскопии (ЭСМ) с использованием сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения Hitachi S5500.The morphology of the samples was studied by electron scanning microscopy (ESM) using a Hitachi S5500 high resolution scanning electron microscope.

Рентгенофазовый анализ (РФА) выполняли на дифрактометре D8 ADVANCE по методу Брегг-Брентано без вращения образца в Cu Кα-излучении с использованием для интерпретации программы поиска EVA с банком порошковых данных PDF-2.X-ray phase analysis (XRD) was performed on a D8 ADVANCE diffractometer according to the Bragg-Brentano method without sample rotation in Cu Kα radiation using an PDF-2 powder data bank for interpretation of the EVA search program.

Хроматографический анализ проводили на хроматомасс-спектрометре Shimadzu GCMS-QP2010, оснащенном пиролизером PY-2020iD.Chromatographic analysis was performed on a Shimadzu GCMS-QP2010 mass spectrometer equipped with a PY-2020iD pyrolyzer.

Claims (2)

1. Способ получения нанодисперсного фторопласта путем термодеструкции твердого политетрафторэтилена в атмосфере воздуха с использованием высоковольтного электрического разряда в переменном электрическом поле, отличающийся тем, что начало термодеструкции инициируют, помещая исходный материал в плазму высоковольтного электрического разряда между полностью либо частично платиновыми электродами и выдерживая в зоне плазмы до момента его возгорания с появлением пламени, затем этот материал извлекают из зоны плазмы и переносят в камеру с доступом воздуха для протекания его термодеструкции под воздействием самопроизвольно продолжающегося тления и последующего сбора нанодисперсного продукта термодеструкции.1. The method of producing nanodispersed fluoroplastic by thermal decomposition of solid polytetrafluoroethylene in an atmosphere of air using a high voltage electric discharge in an alternating electric field, characterized in that the onset of thermal destruction is initiated by placing the source material in a high voltage electric discharge plasma between fully or partially platinum electrodes and holding in the plasma zone until it ignites with the appearance of a flame, then this material is removed from the plasma zone and transferred to the chamber with the access of air for the course of its thermal destruction under the influence of spontaneously continuing smoldering and the subsequent collection of the nanodispersed thermal destruction product. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что начало термодеструкции твердого политетрафторэтилена инициируют в плазме электрического разряда при амплитуде переменного напряжения 8-10 кВ. 2. The method according to claim 1, characterized in that the onset of thermal decomposition of solid polytetrafluoroethylene is initiated in an electric discharge plasma at an alternating voltage amplitude of 8-10 kV.
RU2012136686/04A 2012-08-27 2012-08-27 Method of producing nanodispersed fluoroplastic RU2501815C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012136686/04A RU2501815C1 (en) 2012-08-27 2012-08-27 Method of producing nanodispersed fluoroplastic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012136686/04A RU2501815C1 (en) 2012-08-27 2012-08-27 Method of producing nanodispersed fluoroplastic

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2501815C1 true RU2501815C1 (en) 2013-12-20

Family

ID=49785160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012136686/04A RU2501815C1 (en) 2012-08-27 2012-08-27 Method of producing nanodispersed fluoroplastic

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2501815C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627767C1 (en) * 2016-06-15 2017-08-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук Method for producing carbon-fluorocarbon nanocomposite material

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1818328C (en) * 1991-01-31 1993-05-30 А.А.Уминский, А.К.Цветников, С.А.Р бов, В.С.Первое и В.Д.Вуцкий Method of preparing of finely divided polytetrafluoroethylene powder
RU2100376C1 (en) * 1995-10-12 1997-12-27 Институт химии Дальневосточного отделения РАН Method for production of finely dispersed polytetrafluoroethylene, lubrication composition comprising it and concentrate of lubrication composition
US6299787B1 (en) * 1996-05-02 2001-10-09 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Surface modification of polymers
RU2341536C1 (en) * 2007-07-30 2008-12-20 Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) Method of obtaining nanodispersive fluoroorganc material
US8030367B2 (en) * 2003-10-30 2011-10-04 Leibniz-Institut Fuer Polymerforschung Dresden E.V. Radically coupled PTFE polymer powder and method for the production thereof
EP1499664B1 (en) * 2002-04-23 2012-03-28 Laurel Products, LLC Method of treating fluoropolymer particles and the products thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1818328C (en) * 1991-01-31 1993-05-30 А.А.Уминский, А.К.Цветников, С.А.Р бов, В.С.Первое и В.Д.Вуцкий Method of preparing of finely divided polytetrafluoroethylene powder
RU2100376C1 (en) * 1995-10-12 1997-12-27 Институт химии Дальневосточного отделения РАН Method for production of finely dispersed polytetrafluoroethylene, lubrication composition comprising it and concentrate of lubrication composition
US6299787B1 (en) * 1996-05-02 2001-10-09 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Surface modification of polymers
EP1499664B1 (en) * 2002-04-23 2012-03-28 Laurel Products, LLC Method of treating fluoropolymer particles and the products thereof
US8030367B2 (en) * 2003-10-30 2011-10-04 Leibniz-Institut Fuer Polymerforschung Dresden E.V. Radically coupled PTFE polymer powder and method for the production thereof
RU2341536C1 (en) * 2007-07-30 2008-12-20 Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) Method of obtaining nanodispersive fluoroorganc material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2627767C1 (en) * 2016-06-15 2017-08-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук Method for producing carbon-fluorocarbon nanocomposite material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
da Silva Oliveira et al. Study of Brazilian asphaltene aggregation by Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy
Nguyen et al. Effect of rutile titania dioxide nanoparticles on the mechanical property, thermal stability, weathering resistance and antibacterial property of styrene acrylic polyurethane coating
RU2501815C1 (en) Method of producing nanodispersed fluoroplastic
Lebedev et al. Microwave plasma in liquid n-heptane: a study of plasma-chemical reaction products
Musina et al. Application of magnetic treatment to changing the composition and physicochemical properties of crude oil and petroleum products
Zeng et al. Analysis of ethyl and methyl centralite vibrational spectra for mapping organic gunshot residues
Abdelmalik et al. Thermal and electrical characterization of composite metal oxides particles from periwinkle shell for dielectric application
Tolstopyatov Ablation of polytetrafluoroethylene using a continuous CO2 laser beam
Shushkov et al. Increase in the rate of fuel combustion on addition of nanosized carbon particles
Bernardino et al. Effect of MnO2 and α-Fe2O3 on organic binders degradation investigated by Raman spectroscopy
EP3412120B1 (en) In-liquid plasma devices and methods thereof for synthesizing nanomaterials
Fergoug et al. Laser desorption/ionization-time of flight (LDI-TOF) and matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight (MALDI–TOF) mass spectrometry of an Algerian asphaltene
Qiao et al. Uncover the electroluminescence in wide band gap polymers
Joblin et al. Simulation of interstellar aromatic hydrocarbons using ion cyclotron resonance. preliminary results
Labrador et al. Analysis of the photo conversion of asphaltenes using laser desorption ionization mass spectrometry: fragmentation, ring fusion, and fullerene formation
Kuskova et al. Production of carbonic nanomaterials in the course of electrodischarge treatment of organic liquids
Wei et al. Facile synthesis of fluorescent carbon nanodots from cornstalk and their application as a sensing platform for detection of Cu2+ ions
Westall et al. Temperature programmed pyrolyis-mass spectrometry
Jana et al. Physical and structural characterization of biofield energy treated carbazole
Vaganov-Vil’kins et al. Compositions of composite polymer-oxide coatings on aluminum from pyrolytic gas chromatography mass-spectrometry data
KR101761484B1 (en) Method of organic matrix solution for matrix-assisted laser desorption/ionization-mass spectroscopy and organic matrix manufactured by thereof
WO2017221846A1 (en) Method for evaluating physical structure
Yolchuyeva Study of oily Balakhany petroleum and power cascade transmission
Chen et al. C60 tetragonal crystal sheet grown from evaporated C60 solution
Akimov et al. Structural changes and chemistry of petroleum macromolecular components during thermocatalytic processing