SU1680723A1

SU1680723A1 - Method for processing polytetrafluoroethylene wastes

Info

Publication number: SU1680723A1
Application number: SU894710347A
Authority: SU
Inventors: Сергей Михайлович Гоглев; Борис Павлович Романов; Владимир Николаевич Ефремов
Original assignee: Институт Физики Прочности И Материаловедения Со Ан Ссср
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1989-06-26
Publication date: 1991-09-30

Abstract

Изобретение относитс к способам переработки отходов политетрафторэтилена, используемых дл формировани вторичных изделий. Целью изобретени вл етс повышение качества вторичных полимерных изделий. Цель достигаетс путем пиролиза политетрафторэтилена в вакууме, ввода тетрафторэтилена из пиролизной камеры в предварительно вакуумированную камеру, возбуждени в ней электрического разр да в среде тетрафторзтилена или смеси тетрафторэтилена с аргоном или гелием и установлени скорости ввода тетрафторэтилена , при которой давление в разр дной камере на прот жении всего процесса синтеза порошков политетрафторэтилена остаетс неизменным в пределах 150-3700 Па 2 табл. (Л СThis invention relates to polytetrafluoroethylene waste processing methods used to form secondary products. The aim of the invention is to improve the quality of the secondary polymer products. The goal is achieved by pyrolysis of polytetrafluoroethylene in vacuum, injection of tetrafluoroethylene from the pyrolysis chamber into the pre-evacuated chamber, excitation of electric discharge in it in the medium of tetrafluoroethylene or a mixture of tetrafluoroethylene with argon or helium, and setting the rate of injection of tetrafluoroethylene, in which the pressure in the discharge chamber was set to the pressure the whole process of synthesis of polytetrafluoroethylene powders remains unchanged within 150-3700 Pa 2 table. (Ls

Description

Изобретение относитс к способам переработки отходов политетрафторэтилена, используемых дл формировани вторичных изделий.This invention relates to polytetrafluoroethylene waste processing methods used to form secondary products.

Целью изобретени вл етс повышение качества вторичных полимерных изделий .The aim of the invention is to improve the quality of the secondary polymer products.

П р и м е р 1. Отходы политетрафторэтилена , фторопласта Ф-4 в виде стружки поме- щают в пиролизную камеру. Камеру вакуумируют до давлени 5 .Па, после чего, не прерыва откачки, включают нагрев пиролизной камеры, при этом происходит очистка фторопласта от загр знений. Вакуумирование пиролизной камеры прекращают при достижении температуры камеры 520 К. Пиролиз провод т при температуре 770-790 К. Мономер, получаемый в пиролизной камере, подают в предварительно вакуумированную разр днуюPRI me R 1. Polytetrafluoroethylene waste, fluoroplastic F-4 in the form of chips is placed in a pyrolysis chamber. The chamber is evacuated to a pressure of 5 Pa. After that, without interrupting the pumping, the pyrolysis chamber is heated, and the fluoroplastic is cleaned of impurities. The evacuation of the pyrolysis chamber is stopped when the temperature of the chamber reaches 520 K. The pyrolysis is carried out at a temperature of 770-790 K. The monomer obtained in the pyrolysis chamber is fed to a pre-evacuated discharge.

камеру. Когда давление мономера в разр дной камере достигает 130 Па, с помощью высокочастотного генератора возбуждают электрический разр д., (Индуктор или внешние кольцевые электроды, между которыми горит разр д, установлены таким образом, чтобы прот женность -плазменного образовани составл ла не менее 0,1 м). После этого напускают тетрафторэтилен до 150 Па и устанавливают скорость ввода газа в разр дную камеру такой, что давление мономера в камере на прот жении всего процесса полимеризации остаетс посто нным. Порошок политетрафторэтилена, получаемый в разр дном пространстве, под действием собственного веса опускаетс в сборник. При проведении процесса полимеризации тетрафторэтилена при давлении мономера 150 Па 70% от количества сырь , загруженного в пиролизную камеру, получают в видеthe camera. When the pressure of the monomer in the discharge chamber reaches 130 Pa, an electric discharge is excited with a high-frequency generator. (The inductor or external ring electrodes between which the discharge burns are set so that the length of the plasma formation is not less than 0, 1m). Thereafter, tetrafluoroethylene is admitted to 150 Pa and the rate of gas injection into the discharge chamber is set such that the pressure of the monomer in the chamber during the whole polymerization process remains constant. Polytetrafluoroethylene powder, obtained in the discharge space, under the action of its own weight is lowered into the collection. When carrying out the process of polymerization of tetrafluoroethylene with a monomer pressure of 150 Pa 70% of the amount of raw material loaded into the pyrolysis chamber, is obtained in the form

О 00About 00

оabout

VIVI

ю соyu so

дисперсного продукта, остальное - в виде пленки на стенках разр дной камеры. Дисперсный продукт представл ет собой ком- кующийс порошок политетрафторэтилена с волокноподобными частицами размером 0,1-1 мкм.dispersed product, the rest - in the form of a film on the walls of the discharge chamber. The dispersed product is a combo powder of polytetrafluoroethylene with fiber-like particles of 0.1-1 microns in size.

П р и м е р 2. По методике, описанной в примере 1, получают тетрафторэтилен и подают его в разр дную камеру. При давлении 130 Па в разр дной камере возбуждают разр д, после чего повышают давление мономера и провод т полимеризацию при давлении 400 Па. При этом давлении поли - тетрафторэтилен получают в виде сыпучего порошка с частицами сложной неправильной формы размером 0,5-10 мкм в количестве 90-96% от загруженного в пиролизную камеру.Example 2 According to the procedure described in Example 1, tetrafluoroethylene is obtained and fed to the discharge chamber. At a pressure of 130 Pa, a discharge is excited in the discharge chamber, after which the monomer pressure is increased and polymerization is carried out at a pressure of 400 Pa. At this pressure, poly - tetrafluoroethylene is obtained in the form of a granular powder with particles of complex irregular shape with a size of 0.5-10 microns in the amount of 90-96% of the load in the pyrolysis chamber.

ПримерЗ. В разр дную камеру напускают аргон до давлени 400 Па, возбуждают разр д. Затем из пиролизной камеры в разр дную подают тетрафторзтилен до достижени суммарного давлени газов 800 Па и устанавливают скорость вывода мономера, обеспечивающую посто нство давлени газа в разр дной камере без увеличени парциального давлени мономера, способству изол ции образующихс частиц друг от друга и торможению коагул ции частиц, что приводит к увеличению газовой температуры а камере и оплавлению частиц . Получают белый порошок со сферическими частицами размером 0,1-5 мкм.Example Argon is injected into the discharge chamber to a pressure of 400 Pa, a discharge is excited. Then, tetrafluorostille is fed from the pyrolysis chamber to the discharge until the total gas pressure reaches 800 Pa and the monomer output rate is set, ensuring that the pressure in the discharge chamber remains constant without increasing the partial pressure monomer, contributing to the isolation of the formed particles from each other and the inhibition of the coagulation of particles, which leads to an increase in the gas temperature in the chamber and the melting of the particles. Get white powder with spherical particles with a size of 0.1-5 microns.

П р и м е р 4. При проведении полимеризации при давлении мономера в разр дной камере 3 700 Па получают политетрафторэтилен с частицами размером 50-100 мкм, представл ющими собой агломераты из сферических частиц/Example 4. When polymerization is carried out at a monomer pressure of 3 700 Pa in a discharge chamber, polytetrafluoroethylene with particles of 50-100 µm in size, which are agglomerates of spherical particles, is obtained.

П р и м е р 5. Тетрафторэтилен, полученный в пиролизной камере по методике и при тех же значени х температуры и начального давлени , что и в примерах 1-4, ввод т в разр дную камеру. Полимеризацию провод т при давлении мономера 4000 Па. Был получен порошок светло-коричневого цвета , по физическим, химическим свойствам и инфракрасным спектрам отличающийс от политетрафторэтилена.EXAMPLE 5. Tetrafluoroethylene produced in the pyrolysis chamber according to the procedure and at the same temperature and initial pressure as in Examples 1-4, is introduced into the discharge chamber. The polymerization is carried out at a monomer pressure of 4000 Pa. Light brown powder was obtained, in physical, chemical properties and infrared spectra different from polytetrafluoroethylene.

П р и м е р 6. Тетрафторэтилен из пиролизной камеры ввод т в разр дную камеру. Разр дна камера изготовлена из двух частей . Верхн часть, куда подавалс пиро- лизный газ, предегавл ет собой кварцевую трубку длиной 50 мм, нижн часть - металлический цилиндр.диаметром, равным диаметру кварцевой трубкц или меньше .его, Вокруг кварцевой трубки располагаетс кольцевой электрод, к которому подвод т высокочастотный потенциал от генератораExample 6: Tetrafluoroethylene from the pyrolysis chamber is introduced into the discharge chamber. The discharge chamber is made of two parts. The upper part, where pyrolytic gas was supplied, is a quartz tube 50 mm long, the lower part is a metal cylinder with a diameter equal to or less than a quartz tube. A circular electrode is located around the quartz tube, to which a high-frequency potential from generator

ВЧД-4/40, нижн часть разр дной камеры заземлена. Така конструкци позвол ет сократить размеры зоны плазмообразова- ни и, следовательно, времени полимеризации . Политетрафторэтилен, полученный в ограниченном по размерам плазменном образовании , характеризуетс пониженной молекул рной массой, о чем свидетельствует растворимость продукта (помещенный вICP-4/40, the lower part of the discharge chamber is grounded. Such a design reduces the size of the plasma formation zone and, consequently, the polymerization time. Polytetrafluoroethylene, obtained in a plasma-limited formation, is characterized by a lower molecular weight, as evidenced by the solubility of the product (placed in

0 растворитель, состо щий из 2 ч. бутилового (или амилового) эфира уксусной кислоты и 1 ч. ацетона, продукт после фильтрации тер ет до 30% массы).0 solvent consisting of 2 parts of butyl (or amyl) ester of acetic acid and 1 part of acetone, the product after filtration loses up to 30% by weight.

П р и м е р 7. Установка по утилизацииPRI me R 7. Installation for disposal

5 политетрафторэтилена состоит из разр дной камеры, в которой с помощью индуктора , запитываемого от высокочастотного генератора, возбуждаетс электрический разр д, двух пиролизных камер, промежу0 точной емкости, давление в которой контро- лируетс манометром, системы автоматического поддержани посто нного давлени в разр дной камере, зап.орных вентилей.5 polytetrafluoroethylene consists of a discharge chamber, in which, using an inductor, powered by a high-frequency generator, an electrical discharge is excited, two pyrolysis chambers, an intermediate capacitance, the pressure in which is monitored by a pressure gauge, a system for automatically maintaining a constant pressure in the discharge chamber , valve valves

5Наличие двух пиролизных камер позвол ет вести одновременно процесс пиролиза отходов фторопласта в одной из пиролизных камер и полимеризацию мономера с получением порошка политетрафторэтиле0 на в разр дной камере. По мере выработки сырь в одной пиролизной камере, о чем свидетельствуют показани манометра, установленного на промежуточной емкости, включают нагрев второй камеры, а первую5 The presence of two pyrolysis chambers allows simultaneously the pyrolysis process of fluoroplastic waste in one of the pyrolysis chambers and the monomer polymerization to produce polytetrafluoroethylene powder in the discharge chamber. As the raw material is produced in one pyrolysis chamber, as evidenced by the readings of a pressure gauge mounted on an intermediate tank, the heating of the second chamber is turned on, and the first

5 тем временем отключают и наполн ют сырьем , подлежащим переработке. Процесс ведетс до получени необходимого количества политетрафторэтилена или до полного заполнени сборника порошка 4.5, in the meantime, they are shut off and filled with raw materials to be processed. The process is carried out to obtain the required amount of polytetrafluoroethylene or until the powder collector 4 is completely filled.

0 , Свойства получаемого порошка поли - тетрафторэтилена в зависимости от парциального давлени тетрафторэтилена в разр дной камере приведены в табл.1. Издели , полученные из порошков по5 литетрафторэтилена, синтезированных в плазме по примерам 2-4, путем прессовани при комнатной температуре при 30 мПа и последующем спекании при температуре 650 К, имеют следующие свойства (см.0, The properties of the obtained poly - tetrafluoroethylene powder, depending on the partial pressure of tetrafluoroethylene in the discharge chamber, are given in Table 1. The products obtained from powders of poite5 litrafluoroethylene synthesized in plasma according to examples 2-4, by pressing at room temperature at 30 mPa and subsequent sintering at 650 K, have the following properties (see

0 табл.2).0 tab.2).

Таким образом, изобретение позвол ет получать порошки политетрафторэтилена с. заданными размерами частиц и молекул рной массой. Получение порошков политет5 рафторэтилена происходит практически, одновременно с пиролизом отходов; при этом исключаетс необходимость сжати и хранени пиролизного газа.Thus, the invention allows polytetrafluoroethylene powders to be produced. given particle sizes and molecular weights. The production of polytet5 rafluoroethylene powders occurs practically simultaneously with the pyrolysis of waste; this eliminates the need for compression and storage of pyrolysis gas.

Весь процесс получени порошков политетрафторэтилена происходит при давлени х ниже атмосферного, что вл етс положительным фактором - при повышенных давлени х тетрафторэтилен взрывоопасен.The whole process of producing polytetrafluoroethylene powders occurs at pressures below atmospheric, which is a positive factor — at elevated pressures, tetrafluoroethylene is explosive.

Claims

By obtaining a product with a reduced molecular weight, as in Example 6 (the fluorine content is 69%, the infrared spectra of the product are characterized by absorption bands in the frequency range 1150-1200, corresponding to the C – F stretching vibrations), the latter can be used as anti-friction lubricants. Formula of Invention

A method of recycling polytetrafluoroethylene by pyrolysis of waste in

0

vacuum to produce tetrafluoroethylene, due to the fact that, in order to improve the quality of secondary polymer products, tetrafluoroethylene from the pyrolysis chamber is introduced into the evacuated chamber, electrical discharge is triggered in tetrafluoroethylene or a mixture of tetrafluoroethylene with argon or helium and the injection rate of tetrafluoroethylene is set in which the pressure in the discharge chamber during the whole process of synthesis of polytetrafluoroethylene remains unchanged in the range of 150-3700 Pa.

Table 1

The particle size of polytetrafluoroethylene powder, microns

Particle shape

70

90-96

95-96

90-95

table 2