WO2014161114A1

WO2014161114A1 - 紫外线结合臭氧和四氯化碳制备ptfe超细粉的方法

Info

Publication number: WO2014161114A1
Application number: PCT/CN2013/000799
Authority: WO
Inventors: 顾建忠; 吴明红; 蔡建球
Original assignee: 太仓金凯特种线缆有限公司
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2014-10-09
Also published as: CN103193997A; CN103193997B

Abstract

一种紫外线结合臭氧和四氯化碳制备聚四氟乙烯超细粉的方法，其包括以下步骤：将干燥的聚四氟乙烯原料于液氮中急冷后用粉碎机粉碎成粒径为100-1000μm；然后放到紫外线辐照箱的平台上的托盘中，密闭紫外线辐照箱，并向其中喷入臭氧，所述喷入的臭氧与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为0.1%-0.5%；开启喷淋装置的控制机构向所述托盘中的聚四氟乙烯原料喷淋CCl₄，喷淋的CCl₄与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为3%-8%；用紫外线连续辐照8-12小时；辐照完毕，排出废气；取出并放入气流粉碎系统，充分粉碎即可得到粒径在0.2-5μm的聚四氟乙烯超细粉。

Description

紫外线结合臭氧和四氯化碳制备 PTFE超细粉的方法技术领域本发明涉及聚四氟乙烯超细粉的制备方法，具体而言，涉及紫外线辐照聚四氟乙烯并结合臭氧和四氯化碳制备聚四氟乙烯超细粉的方法。

说

背景技术聚四氟乙烯超细粉要求平均粒径小于书 5 μ ιη，比表面大于 10m²/g，摩擦系数 0.06〜0.07，润滑性好，能很好地分散在许多材料中。可用作塑料、橡胶、油墨、涂料、润滑油脂的防黏、减摩、阻燃添加剂，也可作干性润滑剂制成气溶胶等。

PTFE超细粉产品纯度 100%，分子量低于 1万以下，粒径在 0.5-15 μ m的

PTFE超细粉系列，不仅保持着聚四氟乙烯原有的所有优良性能，还具有许多独特的性能：如无自凝聚性、无静电效应、相溶性好、分子量低、分散性好、自润滑性高、摩擦系数降低明显等等。聚四氟乙超细超细粉可以单独作固体润滑剂使用，也可以作为塑料、橡胶、涂料、油墨、润滑油、润滑脂等的添加剂。与塑料或橡胶混合时可用各种典型的粉末加工方法，如共混等，加入量为 5〜20%，在油和油脂中添加聚四氟乙烯超细粉，可降低摩擦系数，只要加百分之几，就可提高润滑油的寿命。其有机溶剂分散液还可作脱模剂。聚四氟乙烯的耐辐射性能较差（1000Gy)，受高能辐射后引起降解，所以一般利用电子束、 CO-60 Y射线辐照聚四氟乙烯原料，然后再通过气流粉碎器将辐照过的聚四氟乙烯原料粉碎成粒径较小的聚四氟乙烯超细粉。但是，利用电子束、 CO-60 Y射线辐射设备辐照的生产成本很高，而高标准的安全防护需要，进一歩增加了生产成本。因此，市场迫切的需要一种既能高效的生产聚四氟乙烯超细粉，又能够有效降低成本的生产技术。四氯化碳（化学式： CC1₄)，也称四氯甲垸或氯垸，是一种无色、易挥发、不易燃的液体，沸点 76.8°C，蒸气压 15.26kPa(25°C)，蒸气密度 5.3g/L。由于其化学性质稳定，在紫外辐照下降解产生负氧离子，负氧离子不稳定，进一歩产生臭氧。

臭氧是氧的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的蓝色气体，不溶于四氯化碳。臭氧具有很强的氧化性，易分解，在分解过程中产生的羟基自由基（.OH) 具有极强的氧化能力。发明内容本发明的目的在于，提供了一种紫外线结合臭氧和四氯化碳制备 PTFE超细粉的方法，本发明的方法在同等辐照剂量下，能够显著提高聚四氟乙烯的降解率，不仅提高了聚四氟乙烯超细粉的生产效率，还明显降低生产成本。

本发明所提供的紫外线结合臭氧和四氯化碳制备 PTFE超细粉的方法，主要包括以下歩骤：

1 )将干燥地聚四氟乙烯原料用耐低温容器包装后置于液氮中，急冷后取出；

2)将所述急冷处理后的聚四氟乙烯原料用粉碎机进行粉碎，粉碎后粒径为 100-1000 μ ηΐ;

3 ) 将所述粉碎后的聚四氟乙烯原料放到紫外线辐照箱的平台上的托盘中，所述托盘中聚四氟乙烯原料的厚度为 200mm-300mm;

4) 密闭所述紫外线辐照箱，开启臭氧发生装置，并通过喷嘴向所述辐照箱中喷入臭氧，所述喷入的臭氧与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为 0.1%-0.5%；

5 )开启喷淋装置的控制机构向所述托盘中的聚四氟乙烯原料喷淋 CC1₄，所述喷淋的 CC1₄与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为 3%-8%；

6) 开启紫外线发生装置，连续辐照 8-12小时；

7) 辐照完毕后，打开上述紫外线辐照箱的排气机构，将辐照过程中产生的废气排出；

8) 打开所述紫外线辐照箱，取出上述托盘，并将辐照后的聚四氟乙烯放入气流粉碎系统，经过充分粉碎，得到粒径在 0.2-5 μ ιη的聚四氟乙烯超细粉。进一歩地，所述紫外线辐照箱的箱体内设有紫外线发生装置，且紫外线辐照箱的箱体内底部为一平台，所述紫外线辐照箱一侧设有箱门，且在箱体上设置有至少 1个排气机构，至少 1个喷淋装置以及至少 1个喷嘴，所述喷淋装置的控制机构位于箱子外侧。

进一歩地，所述紫外线发生装置包括 4 个或 5 个无极灯，所述无极灯为 400 W, 波长为 184.9nm或 253.7nm。进一歩地，所述排气机构在辐照过程中为密闭状态，在辐照结束后为开启状态。

进一歩地，所述喷淋装置为自动喷雾系统，所述自动喷雾系统设置为根据托盘中聚四氟乙烯原料的重量自动喷淋设定的重量比的 CC1₄。

进一歩地，所述喷淋的 CC1₄与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为 5%，所述喷入的臭氧与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为 5%。

进一歩地，所述气流粉碎系统包含气流粉碎机，所述气流粉碎机包含气流喷嘴、粉碎腔，压缩空气通过喷嘴高速喷射入粉碎腔，在多股高压气流的交汇点处，经辐照过的所述聚四氟乙烯原料被反复碰撞、磨擦、剪切而粉碎。

进一歩地，所述气流粉碎系统还包含：

旋风分离器、除尘器和引风机；

所述气流粉碎机还包含分级区，在粉碎腔粉碎后的聚四氟乙烯在引风机作用下运动至分级区，在分级轮作用下，使聚四氟乙烯颗粒按粒度大小分离，符合粒度要求的细颗粒通过分级轮进入旋风分离器或除尘器进行收集，旋风分离器收集细颗粒中的较粗颗粒，少部分超细颗粒由除尘器收集，不符合粒度要求的粗颗粒下降至粉碎腔继续粉碎。

进一歩地，所述气流粉碎机的气流喷嘴为拉瓦尔喷嘴。

进一歩地，所述气流粉碎机具有干燥过滤装置，所述干燥过滤装置位于喷嘴前。

本发明利用四氯化碳易挥发的特点，将四氯化碳喷淋到聚四氟乙烯的表面，其挥发后形成的气态四氯化碳由于密度较大会在聚四氟乙烯周围形成惰性气体层，使聚四氟乙烯与空气隔离，防止了在紫外光照射下产生的臭氧、活性氧离子等与聚四氟乙烯的反应，进一歩提高了聚四氟乙烯超细粉的质量。采用上述技术方案，本发明既能高效的生产聚四氟乙烯超细粉，又能够有效降低成本的生产技术，同时由于利用四氯化碳挥发将聚四氟乙烯原料与空气隔离，节省了辐照前密封聚四氟乙烯原料的歩骤，进一歩降低了生产成本，提高了聚四氟乙烯超细粉的质量。具体实施方式为了使本发明目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一歩详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并非用于限定本发明。

本发明提供的紫外线结合臭氧和四氯化碳制备 PTFE超细粉的方法，其歩骤包含：

1 ) 急冷处理：将干燥地聚四氟乙烯原料用耐低温容器包装后置于液氮中，急冷后取出；

2) 初歩粉碎：将所述低温处理后的聚四氟乙烯原料用粉碎机进行粉碎（粉碎前需将原料移出耐低温容器），粉碎后粒径为 100-1000 μ ηι_;

3 ) 将所述粉碎后的聚四氟乙烯原料放到紫外线辐照箱的平台上的托盘中；

6) 辐照：开启紫外线发生装置，连续辐照 8-12小时；

7) 排气：在辐照完毕后，打开上述紫外线辐照箱的排气机构，将辐照过程中产生的废气排出；

8) 气流粉碎：打开所述紫外线辐照箱，取出上述托盘，并将辐照后的聚四氟乙烯放入气流粉碎系统，经过充分粉碎即可得到粒径在 0.2-5 μ m的聚四氟乙烯超细粉。其中，所述紫外线辐照箱优选为外形尺寸约为 2000 X 10000 X 1000 mm的箱子，紫外线发生装置安装在箱体内顶部，箱体内底部为一平台，紫外线辐照箱侧面设置有门（可打开放置和取出物料），在箱体顶部具有至少 1个排气机构，至少 1个喷淋装置以及至少 1个喷嘴，所述喷淋装置的控制机构位于箱子外侧。其中，所述紫外线发生装置优选包括 4-5 个 400W, 波长设定为 184.9nm或 253.7nm的无极灯，所述排气机构进一歩优选为，可以在辐照过程中是密闭状态，在辐照结束后为开启状态，所述喷淋装置优选为自动喷雾系统，所述自动喷雾系统设置为根据托盘中聚四氟乙烯原料的重量自动喷淋设定的重量比的 CC1₄，进一歩优选为所述喷淋的 CC1₄与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为 5%，所述喷入的臭氧与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为 0.3%。

其中，所述气流粉碎系统包含气流粉碎机，所述气流粉碎机包含气流喷嘴、粉碎腔，压缩空气通过喷嘴高速喷射入粉碎腔，在多股高压气流的交汇点处，经辐照过的所述聚四氟乙烯原料被反复碰撞、磨擦、剪切而粉碎。

所述气流粉碎系统还可以包括旋风分离器、除尘器和引风机。所述气流粉碎机优选为具有气流喷嘴、粉碎腔（粉碎区）、分级区。压缩空气通过喷嘴高速喷射入粉碎腔，形成多股交叉的高压气流，在多股高压气流的交汇点处，经辐照过的聚四氟乙烯原料被反复碰撞、磨擦、剪切而粉碎，粉碎后的聚四氟乙烯在引风机抽力作用下随上升气流运动至分级区，在高速旋转的分级涡轮产生的强大离心力作用下，根据粗细度（粒径大小）使聚四氟乙烯颗粒分离，符合粒度要求（小于 5 μ ηι) 的细颗粒通过分级轮进入旋风分离器或除尘器收集，旋风分离器收集细颗粒中的较粗颗粒，少部分超细颗粒由除尘器收集，粗颗粒下降至粉碎腔继续粉碎。所述气流粉碎机的气流喷嘴优选为拉瓦尔喷嘴，为保证粉碎效果更好，还可以在喷嘴前安置过滤干燥装置（进一歩减小待粉碎颗粒的湿度）。

实施例一

一种紫外线结合臭氧和四氯化碳制备 PTFE超细粉的方法，包括下列歩骤：

1 ) 急冷处理：将干燥地聚四氟乙烯原料用耐低温容器包装后置于液氮中，急冷后取出，使聚四氟乙烯原料更易于粉碎；

2) 初歩粉碎：将所述低温处理后的聚四氟乙烯原料用粉碎机进行粉碎，粉碎粒径为 100-1000 μ ιη;

4) 密闭所述紫外线辐照箱，开启臭氧发生装置，并通过喷嘴向所述辐照箱中喷入臭氧，所述喷入的臭氧与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为 0.3%;

5 )开启喷淋装置的控制机构向所述托盘中的聚四氟乙烯原料喷淋 CC1₄，所述喷淋的 CC1₄与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为 3%;

6) 紫外线辐照：开启箱子顶部的 5个紫外线准分子灯（优选 400W, 且紫外线准分子灯的波长为 184.9nm或 253.7nm)，连续辐照 8小时；

8) 气流粉碎：打开所述紫外线辐照箱，取出上述托盘，并将辐照后的聚四氟乙烯放入气流粉碎系统，经过充分粉碎即可得到粒径在 0.2-5 μ m的聚四氟乙烯超细粉。

实施例二

4) 密闭所述紫外线辐照箱，开启臭氧发生装置，并通过喷嘴向所述辐照箱中喷入臭氧，所述喷入的臭氧与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为 0.1%;

5 )开启喷淋装置的控制机构向所述托盘中的聚四氟乙烯原料喷淋 CC1₄，所述喷淋的 CC1₄与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为 8%;

6) 紫外线辐照：开启设置在箱子四壁的 4个低压汞灯（优选 400W, 且波长均为 253.7nm)，连续辐照 10小时； 7) 排气：在辐照完毕后，打开上述紫外线辐照箱的排气机构，将辐照过程中产生的废气排出；

上述粉碎过程包括气流粉碎和成品收集，气流粉碎由气流粉碎机和弓 I风机等实现，具体为气流粉碎系统包含气流粉碎机、旋风分离器、除尘器和引风机。

所述气流粉碎机具有气流喷嘴、粉碎腔、分级区，压缩空气通过喷嘴高速喷射到粉碎腔，在多股高压气流的交汇点处经辐照过的所述聚四氟乙烯原料被反复碰撞、磨擦、剪切而粉碎，粉碎后的聚四氟乙烯在引风机抽力作用下随上升气流运动至分级区，在高速旋转的分级涡轮产生的强大离心力作用下，使粗细聚四氟乙烯颗粒分离，符合粒度要求的细颗粒进入旋风分离器或除尘器收集，旋风分离器收集细颗粒中的较粗颗粒，少部分超细颗粒由除尘器收集，粗颗粒下降至粉碎区继续粉碎。

实施例三

4) 密闭所述紫外线辐照箱，开启臭氧发生装置，并通过喷嘴向所述辐照箱中喷入臭氧，所述喷入的臭氧与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为 0.5%;

5 )开启喷淋装置的控制机构向所述托盘中的聚四氟乙烯原料喷淋 CC1₄，所述喷淋的 CC1₄与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为 5%;

6) 紫外线辐照：密闭所述紫外线辐照箱，并开启 4个分别位于箱子顶部和四壁的 300W的强紫外线高压水银灯，连续辐照 12小时； 7) 排气：在辐照完毕后，打开上述紫外线辐照箱的排气机构，将辐照过程中产生的废气排出；

上述气流粉碎系统包含气流粉碎机、旋风分离器、除尘器和引风机。

实施例四

6) 紫外线辐照：密闭所述紫外线辐照箱，并开启 5个箱子顶部的 400W波长设定为 184.9nm的无极灯，连续辐照 12小时；

所述气流粉碎机具有拉瓦尔喷嘴、粉碎腔、分级区，压缩空气通过喷嘴高速喷射入粉碎腔，在多股高压气流的交汇点处经辐照过的所述聚四氟乙烯原料被反复碰撞、磨擦、剪切而粉碎，粉碎后的聚四氟乙烯在引风机抽力作用下随上升气流运动至分级区，在高速旋转的分级涡轮产生的强大离心力作用下，使粗细聚四氟乙烯颗粒分离，符合粒度要求的细颗粒进入旋风分离器或除尘器收集，旋风分离器收集细颗粒中的较粗颗粒，少部分超细颗粒由除尘器收集，粗颗粒下降至粉碎区继续粉碎。

本实施例中采用无极灯由于无电极启动快，且可以避免启动时的压降损耗，使用寿命较长，可达 5-6年的使用寿命，使本方法的成本更低。

实施例五

6) 紫外线辐照：密闭所述紫外线辐照箱，并开启箱子顶部的 4个 400W波长设定为 253.7nm的无极灯，连续辐照 10小时； 7) 排气：在辐照完毕后，打开上述紫外线辐照箱的排气机构，将辐照过程中产生的废气排出；

所述气流粉碎机具有气流喷嘴、粉碎腔、分级区，压缩空气通过喷嘴前的过滤干燥装置进入喷嘴，然后高速喷射入粉碎腔，在多股高压气流的交汇点处经辐照过的所述聚四氟乙烯原料被反复碰撞、磨擦、剪切而粉碎，粉碎后的聚四氟乙烯在引风机抽力作用下随上升气流运动至分级区，在高速旋转的分级涡轮产生的强大离心力作用下，使粗细聚四氟乙烯颗粒分离，符合粒度要求的细颗粒进入旋风分离器或除尘器收集，旋风分离器收集细颗粒中的较粗颗粒，少部分超细颗粒由除尘器收集，粗颗粒下降至粉碎区继续粉碎。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims

权利要求书

1. 一种紫外线结合臭氧和四氯化碳制备 PTFE超细粉的方法，其特征在于，包含以下歩骤：

2)将所述急冷处理后的聚四氟乙烯原料用粉碎机进行粉碎，粉碎后粒径为 100-1000 μ m;

6) 开启紫外线发生装置，连续辐照 8-12小时；

7 ) 辐照完毕后，打开上述紫外线辐照箱的排气机构，将辐照过程中产生的废气排出；

8 ) 打开所述紫外线辐照箱，取出上述托盘，并将辐照后的聚四氟乙烯放入气流粉碎系统，经过充分粉碎，得到粒径在 0.2-5 μ ιη的聚四氟乙烯超细粉。

2. 如权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述紫外线辐照箱的箱体内设有紫外线发生装置，且紫外线辐照箱的箱体内底部为一平台，所述紫外线辐照箱一侧设有箱门，且在箱体上设置有至少 1个排气机构，至少 1个喷淋装置以及至少一个喷嘴，所述喷淋装置的控制机构位于箱子外侧。

3. 如权利要求 2所述的方法，其特征在于，所述紫外线发生装置包括 4个或 5个无极灯，所述无极灯为 400W, 波长为 184.9nm或 253.7nm。

4. 如权利要求 2所述的方法，其特征在于，所述排气机构在辐照过程中为密闭状态，在辐照结束后为开启状态。

5. 如权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述喷淋装置为自动喷雾系统，所述自动喷雾系统设置为根据托盘中聚四氟乙烯原料的重量自动喷淋设定的重量比的 CC1₄。

6. 如权利要求 5所述的方法，其特征在于，所述喷淋的 CC1₄与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为 5%。

7. 如权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述气流粉碎系统包含气流粉碎机，所述气流粉碎机包含气流喷嘴、粉碎腔，压縮空气通过喷嘴高速喷射入粉碎腔，在多股高压气流的交汇点处，经辐照过的所述聚四氟乙烯原料被反复碰撞、磨擦、剪切而粉碎。

8. 如权利要求 7所述的方法，其特征在于，所述气流粉碎系统还包含：旋风分离器、除尘器和引风机；

所述气流粉碎机还包含分级区，在粉碎腔粉碎后的聚四氟乙烯在引风机作用下运动至分级区，在分级轮作用下，使聚四氟乙烯颗粒按粒度大小分离，符合粒度要求的细颗粒通过分级轮进入旋风分离器或除尘器进行收集，不符合粒度要求的粗颗粒下降至粉碎腔继续粉碎。

9. 如权利要求 8所述的方法，其特征在于，所述气流粉碎机的气流喷嘴为拉瓦尔喷嘴。

10. 如权利要求 1-9中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述气流粉碎机具有干燥过滤装置，所述干燥过滤装置位于喷嘴前。