Proceso de polimerización en suspensión para la producción de politetrafluoroetileno (PTFE)

Proceso de polimerización en suspensión para la producción de politetrafluoroetileno (PTFE)

I. Proceso específico para la polimerización en suspensión de PTFE

1. Descripción general del proceso

La polimerización de la suspensión implica la polimerizaciónTetrafluoroetileno (TFE)En unamedio acuosoel uso de uniniciador de radicales librespara formarLas partículas de PTFEEl producto final es unResina granular blanca (partículas medianas o finas), que requiere secado y post-procesamiento para aplicaciones tales comomoldeado por compresión.

2. Pasos del proceso

(1) Preparación de las materias primas

• El monómero:
  • Tetrafluoroetileno (TFE, C₂F: el precio₄), de alta pureza (> 99,9%), con inhibidores (por ejemplo, terpenos) eliminados.
• Mediano:
  • Agua desionizada, libre de impurezas (por ejemplo, iones metálicos).
• Iniciador:
  • Persulfatos(por ejemplo, persulfato de amonio, persulfato de potasio) oPeróxidos orgánicos.
• Aditivos (facultativo):
  • Estabilizadores de dispersión(por ejemplo, sales de fluoruro como NH4PF6).
  • Los buffers(por ejemplo, bicarbonato de sodio para mantener el pH de 6·8).

(2) Preparación del reactor

• Utilice unareactor de alta presión de acero inoxidableconagitar,control de la temperatura, ysistemas de control de presión.
• Purgar el reactor conel nitrógenoEn elquitar el oxígenoy minimizar el riesgo de explosión.

(3) Reacción de polimerización

• Cargar: Añadir agua desionizada, iniciador y aditivos en el reactor.
• Introducción al monómero: IntroducciónGas TFE lentamentebajo1.5 ∼3.0 MPaLa presión.
• Condiciones de reacción:
  • Temperatura: 50°C a 90°C (generalmente70°C a 80°C)).
  • Velocidad de agitación: 200 ¢ 500 rpm.
  • Duración: 4 ∙ 12 horas (depende del objetivo)peso molecular)).

(4) Terminación de la reacción

• - ¿ Qué?alimento para animales con monómeroscuando la polimerización esté completa (a juzgar porcaída de presión)).
• Ventilaciónexceso de gasy enfriar el reactor.

(5) Postratamiento

• Separación: Filtrar o centrifugar para aislar las partículas de PTFE.
• Lavado: Enjuague conagua desionizadapara eliminar los iniciadores residuales.
• Seco: Seco en100°C a 150°C(evite las temperaturas> 260°Cpara prevenir la descomposición).
• El moldeado y la sierra: Proceso enpartículas medianas (20 ∼ 300 μm) o finas.

3. Referencia del parámetro del proceso

II. Productos químicos clave

1- Tetrafluoroetileno (TFE, C)₂F: el precio₄)

• El papel: Monómero único para la síntesis de PTFE.
• Propiedades:
  • Gas incoloro, punto de ebullición-76,3 °C.
  • Muy bienReactivo y inflamable.
• Requisitos:
  • Purificación> 99,9%, almacenados encilindros que contengan inhibidorespara evitar la polimerización.

2. Iniciadores

• Tipos comunes:
  • Persulfato de amonio (APS): Soluble en agua, genera radicales mediante descomposición térmica.
  • Persulfato de potasio: estable parade alta temperaturalas reacciones.
  • Peróxidos orgánicos(por ejemplo, peróxido de benzoilo).
• Posología: 0,01­0,1% de lasmasa del monómero.

3Medio de agua

• Requisitos:Agua desionizadacon conductividadSe aplican las siguientes medidas:para evitar la contaminación.

4. Aditivos (opcional)

• Estabilizadores de dispersión:
  • Sals de fluoruro(por ejemplo, NH4PF6) parauniformidad de las partículas.
• Los buffers:
  • Bicarbonato de sodiopara mantenerEl pH es de 6­8.

III. Precauciones

1Medidas de seguridad

• Riesgo de explosión por TFE:
  • La purgaoxígenocon nitrógeno.
  • Evita elchispas o altas temperaturas (> 25°C).
• Liberación de gases tóxicos:
  • Descomposición por encima de 260°Cpuede liberarPerfluoroisobutileno (PFIB), ungas muy tóxico.
  • Operar enzonas ventiladascontratamiento de los gases de escape.
• Equipo de protección personal (EPI):
  • Ropa de protección, máscaras y guantesrequerido para los operadores.

2Control de procesos

• Control de la temperatura:
  • < 50 °CReacción lenta.
  • > 90 °C: Peso molecular reducido.
• Control de la presión:
  • > 3,5 MPa: Equiporiesgo.
  • El valor de las emisiones de CO2Causasdispersión desigual.
• Velocidad de agitación:
  • Agitación insuficiente: conduce aaglomeración de partículas.
  • Agitación excesiva: La entrada de aire puedeinhibir la polimerización.

3Control de calidad del producto

• Tamaño de las partículasAjustevelocidad de agitaciónyconcentración de inicio.
• Eliminación del iniciador residual: Asegúrese de que sea exhaustivolavado.
• Contenido de humedad: Asegurarsecado completopara prevenirdefectos de moldeo.

4Gestión de residuos

• Aguas residuales: Neutraliza antes de descargar.
• Gas de escape: Recuperar sin reaccionarEl TFEa través decondensacióno bienincineración.

IV. Principio de la reacción química

1Iniciación.

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

(El persulfato se descompone en radicales sulfato)

2Propagación en cadena

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

(Los radicales reaccionan conMonómeros de TFE, formando una cadena de polímero creciente)

3Terminar la cadena.

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

(Las cadenas de polímeros se combinan, formandoPTFE de alto peso molecular)).

4Producto final

• PTFE de alto peso molecular(10⁶¿Qué quieres decir?107 g/mol)).