CN110341070A - 一种紫外线强氧化氛围制备ptfe超细粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法，具体为：将干燥的聚四氟乙烯原料置于液氮中急冷；再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，密闭紫外线辐照箱通入0.1%‑0.5%的臭氧，并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双氧水和CCL4，喷淋的双氧水和CCL4与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比均为2%‑6%且总重量比为6%‑10%；用紫外线连续辐照6‑10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。通过上述方式，本发明能够有效降低紫外线辐照反应的时间。

Description

一种紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法

技术领域

本发明涉及塑胶原料领域，特别是涉及一种紫外线强氧化氛围PTFE超细粉体的方法。

背景技术

聚四氟乙烯（PTFE）俗称塑料王，是由四氟乙烯单体聚合而成的聚合物，有很强的凝聚性，树脂很容易附在一起，不易分散。PTFE超细粉（微粉）是低分子量的聚四氟乙烯，达到超细程度的PTFE超细粉，分子量低于1万以下，粒径在0.5-15μm的PTFE微粉系列，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，不结团，容易与油或有机液体相混，与其它固体微粒也可均匀混合明显等等。PTFE超细粉平均粒径小于5μm，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，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。

制备PTFE超细粉的方法，决定了PTFE超细粉的结构性能、分子量及其分布。PTFE超细粉的制备方法主要有两种：1、直接用TFE调节聚合，经一定时间后终止聚合反应，产物再进行适当加工；2、用高分子量PTFE降解，再粉碎。裂解反应制备PTFE超细粉的方法主要有热裂解和辐照裂解。辐照裂解过程中， PTFE降解受辐照条件的影响，辐照剂量，辐照所采用的能量来源以及氧化条件的不同，对PTFE超细粉的物理性能和化学性能均有较大影响，因此需要对PTFE 辐照裂解过程中的设备和工艺条件进行优化并严格控制。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种紫外线降解聚四氟乙烯的方法，能够降低紫外线辐照时间。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法，包含以下步骤：

1)将干燥的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 100-1000μm；

3)将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，托盘中聚四氟乙烯原料的厚度为200mm-300mm；

4)向所述紫外线辐照箱通入臭氧，密闭所述紫外线辐照箱，所通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)密闭所述紫外线辐照箱，并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同时喷淋双氧水和CCL4，喷淋的双氧水与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为2％-6％，喷淋的CCL4与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为2％-6％，所述双氧水加CCL4与聚四氟乙烯原料的总重量比为6％~10%；

6)开启紫外线发生装置，连续辐照6-10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0.2-5μm的聚四氟乙烯超细粉；

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 个排气机构以及至少2个喷淋装置，所述喷淋装置的控制机构位于箱子外侧。

在本发明一个较佳实施例中，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。

在本发明一个较佳实施例中，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。

在本发明一个较佳实施例中，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双氧水和CCL4。

在本发明一个较佳实施例中，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、粉碎室，压缩空气通过喷嘴高速喷射入粉碎室，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。

在本发明一个较佳实施例中，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室，在粉碎室粉碎后的聚四氟乙烯在引风机作用下运动至分级室，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、除尘器进行收集，旋风分离器收集细粒子中的较粗粒子，少部分超细粒子由除尘器收集，不符合粒度要求的粗颗粒下降至粉碎室继续粉碎。

在本发明一个较佳实施例中，所述气流粉碎机的气流喷嘴为拉瓦尔喷嘴。

在本发明一个较佳实施例中，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。

本发明的有益效果是：根据本发明提供的紫外线在强氧化气氛下制备PTFE超细粉的方法，在相同的辐照条件下，可以提供更多的游离氧破坏聚四氟乙烯的分子链，有效提高紫外辐射对聚四氟乙烯的的降解效果，从而实现降低辐照时间的目的，显著提高生产效率，而且制造过程可严格可控，】获得的低分子聚四氟乙烯超细粉符合质量要求。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明提供的紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法，其步骤包含：

1）急冷处理：将干燥的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）初步粉碎：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100-1000μm；

3)将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，托盘中聚四氟乙烯原料的厚度为200mm-300mm；

4)向所述紫外线辐照箱通入臭氧，密闭所述紫外线辐照箱，所通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)密闭所述紫外线辐照箱，并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同时喷淋双氧水和CCL4，喷淋的双氧水与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为2％-6％，喷淋的CCL4与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为2％-6％，所述双氧水加CCL4与聚四氟乙烯原料的总重量比为6％~10%；

6)开启紫外线发生装置，连续辐照6-10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；

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0.2-5μm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2000×10000×1000mm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个排气机构以及至少2个喷淋装置，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，所述排气机构进一步优选为，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双氧水和CCL4，进一步优选为所述喷淋的双氧水和CCL4与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比均为 5%。

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、粉碎室，压缩空气通过喷嘴高速喷射入粉碎室，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、粉碎室（粉碎室）、分级室。压缩空气通过喷嘴高速喷射入粉碎室，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室，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5μm）的细颗粒通过分级轮进入除尘器收集，粗颗粒下降至粉碎室继续粉碎。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（进一步减小待粉碎颗粒的湿度）。

本发明实施例包括：

实施例1

一种紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法，包括下列步骤：

1）急冷处理：将干燥的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）初步粉碎：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100-1000μm；

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)向所述紫外线辐照箱通入臭氧，密闭所述紫外线辐照箱，所通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)密闭所述紫外线辐照箱，并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同时喷淋双氧水和CCL4，喷淋的双氧水与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为5％，喷淋的CCL4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：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6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0.2-5μm的聚四氟乙烯超细粉。

上述气流粉碎机包括螺旋加料器、气流喷嘴、粉碎室、分级室、引风机，气流粉碎机的气流喷嘴为拉瓦尔喷嘴。气流粉碎机还具有干燥过滤装置，位于喷嘴前。辐照好的聚四氟乙烯放入气流粉碎机，通过螺旋加料器进入粉碎室，压缩空气通过特殊配置的超音速拉瓦尔喷嘴向粉碎室高速喷射，经辐照过的聚四氟乙烯细粉颗粒在超音速喷射流中加速，并在喷嘴交汇处反复冲击、碰撞，达到粉碎。被粉碎的物料随上升气流进入分级室，由于分级转子高速旋转，粒子既受到分级转子的离心力，又受到气流粘性作用产生的向心力，当粒子受到的离心力大于向心力，即分级径以上的粗粒子返回粉碎室继续冲击粉碎，分级径以下的细粒子随气流进入旋风分离器、除尘器收集，旋风分离器收集细粒子中的较粗粒子，少部分超细粒子由除尘器收集，大约在10%-20%，气体由引风机排出。

实施例2

一种紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法，包括下列步骤：

1）急冷处理：将干燥的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）初步粉碎：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100-1000μm；

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)向所述紫外线辐照箱通入臭氧，密闭所述紫外线辐照箱，所通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)密闭所述紫外线辐照箱，并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同时喷淋双氧水和CCL4，喷淋的双氧水与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为4％，喷淋的CCL4与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为2％；

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；

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0.2-5μm的聚四氟乙烯超细粉。

上述气流粉碎机包括螺旋加料器、气流喷嘴、粉碎室、分级室、引风机，气流粉碎机的气流喷嘴为拉瓦尔喷嘴。气流粉碎机还具有干燥过滤装置，位于喷嘴前。辐照好的聚四氟乙烯放入气流粉碎机，通过螺旋加料器进入粉碎室，压缩空气通过特殊配置的超音速拉瓦尔喷嘴向粉碎室高速喷射，经辐照过的聚四氟乙烯细粉颗粒在超音速喷射流中加速，并在喷嘴交汇处反复冲击、碰撞，达到粉碎。被粉碎的物料随上升气流进入分级室，由于分级转子高速旋转，粒子既受到分级转子的离心力，又受到气流粘性作用产生的向心力，当粒子受到的离心力大于向心力，即分级径以上的粗粒子返回粉碎室继续冲击粉碎，分级径以下的细粒子随气流进入旋风分离器、除尘器收集，旋风分离器收集细粒子中的较粗粒子，少部分超细粒子由除尘器收集，大约在10%-20%，气体由引风机排出。

实施例3

一种紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法，包括下列步骤：

1）急冷处理：将干燥的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）初步粉碎：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100-1000μm；

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)向所述紫外线辐照箱通入臭氧，密闭所述紫外线辐照箱，所通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)密闭所述紫外线辐照箱，并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同时喷淋双氧水和CCL4，喷淋的双氧水与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为5％，喷淋的CCL4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：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7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0.2-5μm的聚四氟乙烯超细粉。

上述气流粉碎机包括螺旋加料器、气流喷嘴、粉碎室、分级室、引风机，气流粉碎机的气流喷嘴为拉瓦尔喷嘴。气流粉碎机还具有干燥过滤装置，位于喷嘴前。辐照好的聚四氟乙烯放入气流粉碎机，通过螺旋加料器进入粉碎室，压缩空气通过特殊配置的超音速拉瓦尔喷嘴向粉碎室高速喷射，经辐照过的聚四氟乙烯细粉颗粒在超音速喷射流中加速，并在喷嘴交汇处反复冲击、碰撞，达到粉碎。被粉碎的物料随上升气流进入分级室，由于分级转子高速旋转，粒子既受到分级转子的离心力，又受到气流粘性作用产生的向心力，当粒子受到的离心力大于向心力，即分级径以上的粗粒子返回粉碎室继续冲击粉碎，分级径以下的细粒子随气流进入旋风分离器、除尘器收集，旋风分离器收集细粒子中的较粗粒子，少部分超细粒子由除尘器收集，大约在10%-20%，气体由引风机排出。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法，其特征在 于，包含以下步骤：

1)将干燥的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 100-1000μm；

3)将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，托盘 中聚四氟乙烯原料的厚度为200mm-300mm；

4)向所述紫外线辐照箱通入臭氧，密闭所述紫外线辐照箱，所通入的臭氧 与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为0.1％-0.5％；

5)密闭所述紫外线辐照箱，并开启喷淋装置的控制机构向所述托盘中的聚 四氟乙烯原料同时喷淋双氧水和CCL4，喷淋的双氧水与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量 比为2％-6％，喷淋的CCL4与所述托盘中聚四氟乙烯原料的重量比为2％-6％，所述双氧水加CCL4与聚四氟乙烯原料的总重量比为6％~10%；

6)开启紫外线发生装置，连续辐照6-10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0.2-5μm的聚四氟乙烯超细粉；

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 个排气机构以及至少2个喷淋装置，所述喷淋装置的控制机构位于箱子外侧。

2.根据权利要求1所述的紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法，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。

3.根据权利要求1所述的紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法，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。

4.根据权利要求1所述的紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法，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双氧水和CCL4。

5.根据权利要求1所述的紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法，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、粉碎室，压缩空气通过喷嘴高速喷射入粉碎室，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。

6.根据权利要求5所述的紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法，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室，在粉碎室粉碎后的聚四氟乙烯在引风机作 用下运动至分级室，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、除尘器进行收集，旋风分离 器收集细粒子中的较粗粒子，少部分超细粒子由除尘器收集，不符合粒度要求 的粗颗粒下降至粉碎室继续粉碎。

7.根据权利要求6所述的紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法，其特征在于，所述气流粉碎机的气流喷嘴为拉瓦尔喷嘴。

8.根据权利要求7所述的紫外线强氧化氛围制备PTFE超细粉的方法，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。