Processus de polymérisation en suspension pour la production de polytétrafluoroéthylène (PTFE)

Processus de polymérisation en suspension pour la production de polytétrafluoroéthylène (PTFE)

I. Processus spécifique de polymérisation en suspension du PTFE

1. Vue d' ensemble du processus

La polymérisation en suspension implique la polymérisationTétrafluoroéthylène (TFE)Dans unmilieu aqueuxen utilisant uninitiateur de radicaux libresà formerParticules de PTFELe produit final est unrésine granulaire blanche (particules moyennes ou fines), nécessitant un séchage et un post-traitement pour des applications telles quemoulage par compression.

2. Étapes du processus

(1) Préparation des matières premières

• Monomère:
  • Tétrafluoroéthylène (TFE, C)₂F₄), haute pureté (> 99,9%), avec suppression des inhibiteurs (par exemple, des terpènes).
• Moyenne:
  • Eau désionisée, sans impuretés (par exemple, ions métalliques).
• Initiateur:
  • Persulfates(par exemple, persulfate d'ammonium, persulfate de potassium) oules peroxydes organiques.
• Additifs (facultatif):
  • Stabilisateurs de dispersion(par exemple, les sels de fluorure tels que NH4PF6).
  • Les tampons(p. ex. bicarbonate de sodium pour maintenir le pH 6·8).

(2) Préparation du réacteur

• Utilisez uneréacteur haute pression en acier inoxydableavecréchauffement,contrôle de la température, etsystèmes de surveillance de la pression.
• Purifier le réacteur avecl'azoteàéliminer l'oxygèneet minimiser le risque d'explosion.

(3) Réaction de polymérisation

• Chargement: Ajouter de l'eau désionisée, de l'initiateur et des additifs dans le réacteur.
• Introduction au monomère: Présentezgaz TFE lentementsous1.5·3.0 MPaLa pression.
• Conditions de réaction:
  • Température: 50°C à 90°C (généralement70°C à 80°C) et
  • Vitesse de remuement: 200 à 500 tours par minute.
  • Durée: 4 à 12 heures (selon la cible)poids moléculaire) et

(4) Termination de la réaction

• Arrêtez!Aliments à base de monomèreslorsque la polymérisation est terminée (en fonction dechute de pression) et
• Ventilationexcès de gazet refroidir le réacteur.

(5) Post-traitement

• Séparation: Filtre ou centrifuge pour isoler les particules de PTFE.
• Le lavage: Rincer aveceau désioniséepour éliminer les initiateurs résiduels.
• Séchage: à sec100 à 150°C(éviter les températures> 260°Cpour prévenir la décomposition).
• Le broyage ou la tamisage: transformation enparticules moyennes (20 ∼ 300 μm) ou fines.

3. Référence de paramètre de processus

II. Produits chimiques essentiels

1- Tétrafluoroéthylène (TFE, C)₂F₄)

• Le rôle: Monomère unique pour la synthèse du PTFE.
• Propriétés:
  • Gaz incolore, point d'ébullition- 76,3°C.
  • Très fortréactif et inflammable.
• Exigences:
  • La pureté> 99,9%, stockés dansbouteilles contenant un inhibiteurpour empêcher la polymérisation.

2Les initiateurs

• Types courants:
  • Persulfate d'ammonium (APS): Soluble dans l'eau, génère des radicaux par décomposition thermique.
  • Persulfate de potassiumStable pourà haute températureréactions.
  • Les peroxydes organiques(par exemple, peroxyde de benzoyle).
• Posologie: 0,01 à 0,1% demasse du monomère.

3. Moyen d' eau

• Exigences:Eau désioniséeavec conductivité< 1 μS/cmpour éviter la contamination.

4. Additifs (facultatif)

• Stabilisateurs de dispersion:
  • Sels de fluorure(par exemple, NH4PF6) pourl'uniformité des particules.
• Les tampons:
  • Bicarbonate de sodiumà maintenirLe pH est de 6·8.

III. Précautions à prendre

1. Mesures de sécurité

• Risque d'explosion du TFE:
  • Purificationoxygèneavec de l'azote.
  • Évitezétincelles ou températures élevées (> 25°C).
• Libération de gaz toxiques:
  • Décomposition au-dessus de 260 °Cpeut libérerL'utilisation du produit est limitée à la teneur en dioxyde de carbone., unegaz hautement toxique.
  • Opérer danszones ventiléesavectraitement des gaz d'échappement.
• Équipement de protection individuelle (EPI):
  • Vêtements de protection, masques et gantsrequis pour les opérateurs.

2. Contrôle des processus

• Contrôle de la température:
  • < 50°CRéaction lente.
  • > 90°C: Poids moléculaire réduit.
• Contrôle de la pression:
  • > 3,5 MPaÉquipementrisque.
  • Pour les appareils de traitement de l'air: CausesDispersion inégale.
• Vitesse de remuement:
  • Remuement insuffisant: conduit àagglomération de particules.
  • Remuement excessifL'entrée de l'air peutinhiber la polymérisation.

3. Contrôle de la qualité des produits

• Taille des particules: Ajustezvitesse de remuageetla concentration initiale.
• Élimination des initiateurs résiduels- Assurez-vous que vous êtes bien informé.le lavage.
• Contenu en humiditéS'assurerséchage completpour prévenirdéfauts de moulage.

4Gestion des déchets

• Les eaux uséesNeutraliser avant la décharge.
• Gaz d'échappementRécupérer sans réactionTFEpar voie électroniquecondensationouincinération.

IV. Principe de réaction chimique

1- L' initiation

(NH4) 2S2O8→2SO4−⋅+2NH4+(NH4) 2S2O8 → 2SO4−cdot + 2NH4+

(Le persulfate se décompose en radicaux sulfatés)

2Propagation en chaîne

R⋅+nCF2=CF2→R−(CF2−CF2)n⋅Rcdot + nCF2=CF2 → R-(CF2-CF2)ncdot

(Les radicaux réagissent avecMonomères de TFE, formant une chaîne de polymères croissante)

3Termination de la chaîne

R−(CF2−CF2)n⋅+R−(CF2−CF2)m⋅→R−(CF2−CF2)n+m−RR-(CF2-CF2)ncdot + R-(CF2-CF2)mcdot → R-(CF2-CF2)n+m-R

(Les chaînes polymères se combinent, formantPTFE à poids moléculaire élevé) et

4. Produit final

• PTFE à poids moléculaire élevé(10⁶Je ne sais pas.107 g/mol) et