Processo di polimerizzazione in sospensione per la produzione di politetrafluoroetilene (PTFE)

Processo di polimerizzazione in sospensione per la produzione di politetrafluoroetilene (PTFE)

I. Processo specifico per la polimerizzazione in sospensione del PTFE

1. Visualizzazione dei processi

La polimerizzazione della sospensione comporta la polimerizzazioneTetrafluoroetilene (TFE)in unmezzo acquosoutilizzando unIniziatore di radicali liberiformareParticelle di PTFEIl prodotto finale è unresina granulare bianca (particelle medie o fini), che richiedono asciugatura e post-elaborazione per applicazioni quali:stampaggio per compressione.

2. Passi di processo

(1) Preparazione della materia prima

• Monomero:
  • Tetrafluoroetilene (TFE, C)₂F₄), alta purezza (> 99,9%), con inibitori (ad esempio, terpeni) rimossi.
• Medio:
  • Acqua deionizzata, privo di impurità (ad esempio ioni metallici).
• Iniziatore:
  • Persulfati(ad esempio, persulfato di ammonio, persulfato di potassio) operossidi organici.
• Aditivi (facoltativi):
  • Stabilizzatori di dispersione(ad es. sali fluorurati come NH4PF6).
  • Fabbricazione(ad es. bicarbonato di sodio per mantenere il pH 6°8).

(2) Preparazione del reattore

• Utilizzare unReattore ad alta pressione in acciaio inossidabileconagitare,controllo della temperatura, esistemi di controllo della pressione.
• Purificare il reattore conazotoatogliere l' ossigenoe ridurre al minimo il rischio di esplosione.

(3) Reazione di polimerizzazione

• Caricamento: Aggiungere acqua deionizzata, iniziatore e additivi nel reattore.
• Introduzione al monomeroIntroduzioneGas TFE lentamentesotto1.5·3.0 MPaPressione.
• Condizioni di reazione:
  • Temperatura: 50 ̊90°C (in genere70°C a 80°C)).
  • Velocità di agitazione: 200 ¢ 500 giri al minuto.
  • Durata: 4-12 ore (a seconda dell'obiettivo)peso molecolare)).

(4) Terminazione della reazione

• Fermati!mangimi monomericiquando la polimerizzazione è completata (a giudicare dacalo di pressione)).
• Ventilazionegas in eccessoe raffreddare il reattore.

(5) Post-elaborazione

• Separazione: filtro o centrifuga per isolare le particelle di PTFE.
• Lavaggio: Sciacquare conacqua deionizzataper rimuovere gli iniziatori residui.
• Asciugatura: asciutto a100°C-150°C(evitare temperature> 260°Cper prevenire la decomposizione).
• Smallatura/serraglio: Trasformazione inparticolato medio (20~300 μm) o fine.

3. Riferimento del parametro di processo

II. Prodotti chimici chiave

1. tetrafluoroetilene (TFE, C)₂F₄)

• Ruolo: monomero unico per la sintesi di PTFE.
• Proprietà:
  • Gas incolore, punto di ebollizione- 76,3°C.
  • Molto.Reattivo e infiammabile.
• Requisiti:
  • Purezza> 99,9%, immagazzinato incilindri contenenti inibitoriper prevenire la polimerizzazione.

2. Iniziatori

• Tipi comuni:
  • Persolfato di ammonio (APS): idrosolubile, genera radicali attraverso la decomposizione termica.
  • Persolfato di potassioStabile perad alta temperaturareazioni.
  • Perossidi organici(ad esempio, perossido di benzoile).
• Dosaggio: 0,01·0,1% dimassa del monomero.

3Acqua Medium

• Requisiti:Acqua deionizzatacon conduttività< 1 μS/cmper evitare la contaminazione.

4. additivi (facoltativo)

• Stabilizzatori di dispersione:
  • Saldi di fluoro(ad esempio, NH4PF6) perUniformità delle particelle.
• Fabbricazione:
  • Bicarbonato di sodiodi mantenerepH 6·8.

III. Precauzioni

1. Misure di sicurezza

• Rischio di esplosione TFE:
  • Purificazioneossigenocon azoto.
  • Evitarescintille o alte temperature (> 25°C).
• Rilascio di gas tossici:
  • Decomposizione sopra 260°Cpuò rilasciarePerfluoroisobutilene (PFIB), agas altamente tossico.
  • Operare inaree ventilatecontrattamento degli scarichi.
• Equipaggiamento di protezione individuale (EPI):
  • Abbigliamento protettivo, maschere e guantirichiesto agli operatori.

2Controllo dei processi

• Controllo della temperatura:
  • < 50°CReazione lenta.
  • > 90°C: Peso molecolare ridotto.
• Controllo della pressione:
  • > 3,5 MPa: attrezzaturerischio.
  • < 1,5 MPaCause:dispersione irregolare.
• Velocità di agitazione:
  • Agitazione inadeguataIl che porta aagglomerato di particelle.
  • Agitazione eccessivaInserimento dell'aria puòinibire la polimerizzazione.

3Controllo della qualità dei prodotti

• Dimensione delle particelleAggiustarevelocità di agitazione- econcentrazione iniziale.
• Rimozione dell'iniziatore residuo: Assicurarsi di un'analisi accuratalavaggio.
• Contenuto di umiditàAssicurarsiasciugatura completaper preveniredifetti di stampaggio.

4Gestione dei rifiuti

• Acque reflueNeutralizza prima di scaricare.
• Gas di scarico: Recuperare senza reagireTFEviacondensazioneoincinerazione.

IV. Principio della reazione chimica

1Iniziazione.

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

(Il persolfato si decompone in radicali solfatici)

2Propagazione a catena

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

(I radicali reagiscono conMonomeri di TFE, formando una catena polimerica in crescita)

3Terminare la catena.

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

(Le catene polimeriche si combinano, formandoPTFE ad alto peso molecolare)).

4Prodotto finale

• PTFE ad alto peso molecolare(10⁶️107 g/mol)).