Производство политетрафторэтилена и сополимеров тетрафторэтилена в суспензии и эмульсии

Политетрафторэтилен (ПТФЭ, фторопласт-4, фторлон-4), получаемый полиме­ризацией тетрафторэтилена, является полностью фторированным полиэтиленом.

Тетрафторэтилен (ТФЭ) СF₂ = СF₂ - бесцветный газ без запаха. Чистый ТФЭ легко полимеризуется при хранении. Поэтому в него добавляют ингибиторы (бутил-меркаптан, третичные амины и др.). С кислородом воздуха образует окись ТФЭ.

При инициировании образуется ПТФЭ. Реакция протекает с большой скоростью и при значительном выделении тепла (126 кДж/моль).

В промышленных условиях производство высокомолекулярного ПТФЭ осуще­ствляют полимеризацией ТФЭ в водной суспензии или в эмульсии. При проведении реакции в растворе обычно получают полимеры с низкой молекулярной массой, ис­пользуемые в качестве масел и смазок.

Процесс производства ПТФЭ полимеризацией ТФЭ в воде под давлением до 10 МПа в присутствии инициатора, но без применения эмульгатора, носит название суспензионного. Он состоит из следующих стадий: загрузка компонентов в автоклав, полимеризация ТФЭ, выделение, промывка и сушка полимера (рис. 10.1).

В автоклав 1, предварительно продутый азотом, который не содержит кислорода, загружают деионизированную воду, инициатор (персульфат калия) и регулятор рН среды (буру). Затем после охлаждения и вакуумирования в автоклав вводят ТФЭ

Рис. 10.1. Схема производства политетрафторэтилена в суспензии: 1 — автоклав; 2, 5 — центрифуги; 3 — бункер порошка; 4 — дробилка; б — сушилка

и при перемешивании поднимают температуру до 70-80 °С. Реакцию проводят под давлением 4-10 МПа. Обычно за 1 ч при 80 °С образуется 85-90 % ПТФЭ. После окончания процесса автоклав охлаждают, не вступивший в реакцию ТФЭ вытесняют азотом, суспензию полимера в воде подают на центрифугу 2 и отделяют жидкую фазу. ПТФЭ собирают в бункере 3, измельчают в дробилке 4, многократно промывают горя­чей водой и после центрифугирования в центрифуге 5 сушат в сушилке 6 при 150 °С. ПТФЭ представляет собой белый, непрозрачный, рыхлый волокнистый порошок.

Введение в водную суспензию ПТФЭ поверхностно-активных веществ в количе­стве 9-12 % приводит к получению более концентрированных суспензий, содержа­щих 50-65 % полимера.

При эмульсионном способе получения ПТФЭ полимеризацию ТФЭ проводят в воде в присутствии эмульгатора (аммониевой или калиевой соли перфторкарбоновой или моногидроперфторкарбоновой кислоты) и инициатора при 55-70°С и давлении до 7 МПа в течение 25 ч. В результате реакции образуется латекс полимера в воде содержащий частицы диаметром 0,1-1,0 мкм. Концентрирование латекса и выделе­ние полимера после разрушения эмульсии позволяет получить тонкодисперсный по­рошок.

Сополимеры ТФЭ с ВДФ, ГФП, ТФХЭ и этиленом получают по аналогичным схемам.

Производство политрифторхлорэтилена и ополимеров трифторхлорэтилена в суспензии.

Политрифторхлорэтилен (ПТФХЭ, фторопласт-3, фторлон-3), получают поли­меризацией трифторхлорэтилена (ТФХЭ) СF₂ = СFС1. Газообразный и жидкий ТФХЭ взаимодействует с кислородом воздуха при комнатной температуре и обыч­ном давлении в отсутствие света, образуя соединения, которые после гидролиза дают щавелевую кислоту, фтористый и хлористый водород и небольшое количество пере­киси. Соприкосновение ТФХЭ с водой приводит к образованию продуктов гидро­лиза, содержащих ионы фтора и хлора.

ТФХЭ полимеризуется в массе, в органическом растворителе и в водной среде. Во всех случаях образующиеся высокомолекулярные продукты выпадают из раство­ра в осоадок, так как они не растворяются ни в жидком мономере, ни в других раство­рителях. Наиболее широко применяют два последних метода, причем полимериза­цией в растворителе обычно получают низкомолекулярные продукты (масла), а высокомолекулярный полимер синтезируют полимеризацией ТФХЭ в водной сре­де (суспензионный метод). На скорость процесса большое влияние оказывает рН среды, которая должна быть в интервале 2,5-4,0.

Технологический процесс производства ПТФХЭ осуществляется по схеме, при­веденной на рис. 10.1. Полимеризация протекает при 20-35°С и давлени 0,3-1,7 МПа; конверсию доводят до 80-90 %. Инициаторами являются персульфаты, пероксид водорода, трет-бутилпербензоат и др. После удаления непрореагировавшего ТФХЭ реактор разгружают, ПТФХЭ, представляющий собой белый порошок, отделяют от водной среды, промывают несколько раз горячей водой и сушат. Размолом порошка в орга­нических жидкостях получают суспензии как нестабилизированные (например, в спирте, в смеси спирта и ксилола), так и стабилизированные (например, в смеси спирта и воды) с добавкой поверхностно-активных веществ.

Сополимеры ТФХЭ с ВД Ф, ГФП и этиленом получают аналогичным образом.

Низкомолекулярный ПТФХЭ синтезируют полимеризацией ТФХЭ в хлорофор­ме при 100-150 °С в присутствии пероксидов. Хлороформ является не только раство­рителем, но и агентом переноса цепи, снижающим молекулярную массу полимера.

Поиск по сайту: