一种挤管用聚四氟乙烯分散树脂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚四氟乙烯分散树脂的制备方法，包括以四氟乙烯单体为原料，以去离子水为介质，在引发剂、改性剂、分散剂、稳定剂作用下，采用变压方式进行聚合反应；优选地，还包括将聚合反应得到的聚四氟乙烯聚合液经洗净处理。本发明专利技术聚合反应中加入改性单体使大分子链节上增加了不规则的侧链或者基团，破坏了PTFE高度线性的大分子结构，使得PTFE大分子由刚性链向柔性链转化，结晶度降低，从根本上改善了树脂的糊状挤出性能；得到的树脂用于制备加工管材具有平直、光滑、连续、透明度好等特点。

Polytetrafluoroethylene dispersion resin for extrusion pipe and preparation method thereof

The invention relates to a preparation method of PTFE dispersion resins, including tetrafluoroethylene monomer as raw materials with deionized water as a medium, the initiator, modifier, dispersant, stabilizer, by pressure swing way polymerization; preferably, the cleaning process will get the PTFE solution polymerization polymerization also includes. The invention of polymerization by adding modified monomer to macromolecular chain increased irregular or side chain groups, destroy the molecular structure PTFE highly linear, makes PTFE macromolecule transformation from rigid to flexible chain chain, the crystallinity decreased, and fundamentally improve the resin paste extrusion properties; get the resin used for preparation processing pipe has a straight, smooth, continuous, good transparency etc..

【技术实现步骤摘要】
一种挤管用聚四氟乙烯分散树脂及其制备方法
本专利技术涉及高分子树脂
，具体涉及涉及一种透明型耐高压高温挤管用聚四氟乙烯分散树脂及其制备方法。
技术介绍
聚四氟乙烯优良的耐化学腐蚀性、耐高低温性、耐老化性、低摩擦性、不粘性、生理惰性，使它在化工、机械、电气、建筑、医疗等领域成为不可缺少的特种材料，它在-250～250℃温度范围内长期使用。挤出型聚四氟乙烯树脂的制备于20世纪40年代开始研究，它是聚四氟乙烯树脂的一大分支，仅次于悬浮聚四氟乙烯树脂的产量。随着分散树脂成型加工技术的进步和聚四氟乙烯树脂应用范围的拓宽，促使挤出型聚四氟乙烯分散树脂质量提高并向高端发展。中国专利CN1986577A公开了采用过硫酸铵作为引发剂制备挤管用聚四氟乙烯分散树脂，其端基形式不稳定，在制品加工过程中易分解，造成小分子物质溢出，影响制品的性能及外观。中国专利CN101328235A公开了一种加入第二共聚单体制备分散改性聚四氟乙烯的方法。该方法中使用的第二共聚单体为全氟丙基乙烯基醚，该产品具有良好的特性和较高的产率。此专利技术重点在于尽量少用全氟辛酸盐乳化剂得到的改性聚四氟乙烯具有良好的特征。中国专利CN102344519A公开了一种适用于加工毛细管的改性聚四氟乙烯分散树脂的生产方法。该方法中加入全氟丙基乙烯基醚作为改性剂，并加入二氟甲烷作为链转移剂，得到压缩比1600:1的聚四氟乙烯分散树脂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于糊状推挤压的透明型耐高压高温的聚四氟乙烯分散树脂及其制备方法。参考“核-壳”理论，聚合反应中加入改性单体使大分子链节上增加了不规则的侧链或者基团，破坏了PTFE高度线性的大分子结构，使得PTFE大分子由刚性链向柔性链转化，结晶度降低，从根本上改善了树脂的糊状挤出性能；得到的树脂用于制备加工管材具有平直、光滑、连续、透明度好等特点。本专利技术上述目的通过以下技术方案来实现：一种聚四氟乙烯分散树脂的制备方法，其特征在于，包括以四氟乙烯单体为原料，以去离子水为介质，在引发剂、改性剂、分散剂、稳定剂作用下，进行聚合反应；所述聚合反应采用变压方式操作，聚合反应前期聚合压力采用低压控制，控制压力为1.0～1.8MPa，优选1.2～1.7MPa；聚合反应后期聚合压力采用高压控制，控制压力为2.0～3.0MPa，优选2.2～2.8Mpa；所述聚合反应前期是指原料四氟乙烯单体达总投料量的70％之前；所述聚合反应后期是指原料四氟乙烯单体达总投料量的70％～100％。本专利技术研究发现，聚合反应前期进行低压反应，提高了改性单体(即改性剂)与四氟乙烯局部的共聚度，改善了挤出管的透明性及成型性；聚合反应后期进行高压反应，提高了树脂产品的分子量，保证挤出管的耐高压等强度方面的需求。上述聚四氟乙烯分散树脂的制备方法，其中：优选地，还包括将聚合反应得到的聚四氟乙烯聚合液经洗净处理；所述洗净处理包括：将聚四氟乙烯聚合液经后处理凝聚工艺得到聚四氟乙烯树脂，将聚四氟乙烯树脂在水洗装置中，通过控制搅拌强度和水洗时间、水洗次数，洗去树脂中的低分子物质和杂质，保证树脂在加工制品过程中的质量。本专利技术研究发现，后处理采用上述特殊的洗净处理工艺，可避免或减少树脂产品中存在的杂质或小分子物质在挤出过程中(通过高温烧结时)小分子量物质碳化造成的挤出管发黄现象或助推剂难以完全脱除、导致残留物遗留在挤出管中、造成挤出管发灰现象，从而显著地改善了产品的外观质量。优选地，所述四氟乙烯单体为高纯四氟乙烯单体，其纯度≥99.999％。优选地，所述去离子水为高纯去离子水，其电阻率≥5兆欧姆.厘米。优选地，所述引发剂由无机引发剂和有机引发剂组成；进一步优选地，所述无机引发剂为碱金属的过硫酸盐，如过硫酸铵或过硫酸钾等，最优选为过硫酸铵；所述有机引发剂为过氧化物，如过氧化苯甲酰或过氧化丁二酸等，最优选为过氧化丁二酸。优选地，所述无机引发剂用量为聚合体系中去离子水重量的0.0001％～0.0009％，进一步优选为0.0003％～0.0006％；所述有机引发剂用量为聚合体系中去离子水重量的0.009％～0.05％，进一步优选为0.01％～0.03％。研究发现，采用无机引发剂和有机引发剂配合使用的复合热引发体系，实现了聚合温度在较窄范围内的操作，有利于得到分子量高且分子量分布较窄的聚四氟乙烯树脂。优选地，所述改性剂(即改性单体)为全氟烷基乙烯基醚，进一步优选地，所述烷基具有1-5个碳原子；更进一步优选地，所述改性剂为全氟甲基乙烯基醚(PMVE)、全氟乙基乙烯基醚(PEVE)、全氟丙基乙烯基醚(PPVE)中的一种或几种；最优选为全氟丙基乙烯基醚(PPVE)；优选地，所述改性剂用量为聚合体系中去离子水重量的0.03％～0.25％，进一步优选为0.06％～0.2％。在所述聚合反应过程中所述改性剂可采用分段加入或连续加入的方式。优选地，所述分散剂为全氟辛酸铵、全氟或含氟聚醚羧酸盐、全氟或含氟烷基羧酸盐中的一种；所述全氟或含氟烷基羧酸盐具体可以为全氟烷基羧酸铵或含氟烷基羧酸铵。优选地，所述分散剂用量为聚合体系中去离子水重量的10％～25％，进一步优选为12％～20％。分散剂在合成聚四氟乙烯树脂的反应中加入量均在临界胶束浓度以下，聚合液的稳定性主要决定于分散剂碳原子数目，聚合反应的链引发难易取决于胶束半透膜厚度、自由基亲水程度和透过率。分散剂分两次加入(第一次和第二次加入的分散剂比例为8-10：40-45)，使聚合粒子不会一下被分散，形成的粒子更饱满。优选地，所述稳定剂为固体石蜡或碳原子数≥12的饱和烃，优选固体石蜡(熔点为56～58℃)或纯化石蜡。优选地，所述稳定剂用量为去离子水质量的1.0％～8.0％，进一步优选为3.0％～6.0％。其中，优选地，所述纯化石蜡的加入量与去离子水的质量体积比为5/28。所述纯化石蜡的制备方法为将石蜡在75-80℃下融化，加入1-3％的还原剂水溶液混匀，保温3-4h，冷却得到；所述还原剂优选为亚硫酸钠或亚硫酸氢钠。聚合体系中的稳定剂一方面在反应温度下，熔化后给反应釜内壁涂上薄层的防粘剂，减轻聚合物的粘壁而影响传热；另一方面在反应温度下有利于进入反应相四氟乙烯气体的逸出，增加单体(气相)在水相中的停留时间，起富集单体满足链增长反应进行，提高聚四氟乙烯高聚物分子量，同时起到阻碍高分子量聚四氟乙烯因强憎水性发生固液分离，起稳定聚合体系聚合液稳定作用。优选地，所述聚合反应温度控制在60～80℃；进一步优选为65-70℃。优选地，所述聚合反应时间3.5～4h；优选地，所述聚合反应中氧含量≤30ppm。优选地，当所述聚合反应进行到乳液固含量为25％～35％时，更优选为30％时，停止搅拌、回收气相单体、抽空、出料。具体地，上述聚四氟乙烯分散树脂的制备方法，包括以下步骤：1)密闭反应釜中加入去离子水、分散剂、稳定剂，构成液相，用氮气置换反应釜内的空气，当反应釜内中氧含量≤30ppm时，向反应釜内加入改性剂；2)将反应釜温度升至60～80℃，投入气相四氟乙烯单体，至反应釜内压力为1.0～1.8MPa，加入引发剂，开始聚合反应；聚合反应进行至气相四氟乙烯单体的投入量为去离子水重量的25％～37.5％，优选30％～34％时(此时液相的固含量为23％～26％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚四氟乙烯分散树脂的制备方法，其特征在于，包括以四氟乙烯单体为原料，以去离子水为介质，在引发剂、改性剂、分散剂、稳定剂作用下，进行聚合反应；所述聚合反应采用变压方式操作，聚合反应前期聚合压力采用低压控制，控制压力为1.0～1.8MPa，优选1.2～1.7MPa；聚合反应后期聚合压力采用高压控制，控制压力为2.0～3.0MPa，优选2.2～2.8Mpa；所述聚合反应前期是指原料四氟乙烯单体达总投料量的70％之前；所述聚合反应后期是指原料四氟乙烯单体达总投料量的70％～100％。

【技术特征摘要】
1.一种聚四氟乙烯分散树脂的制备方法，其特征在于，包括以四氟乙烯单体为原料，以去离子水为介质，在引发剂、改性剂、分散剂、稳定剂作用下，进行聚合反应；所述聚合反应采用变压方式操作，聚合反应前期聚合压力采用低压控制，控制压力为1.0～1.8MPa，优选1.2～1.7MPa；聚合反应后期聚合压力采用高压控制，控制压力为2.0～3.0MPa，优选2.2～2.8Mpa；所述聚合反应前期是指原料四氟乙烯单体达总投料量的70％之前；所述聚合反应后期是指原料四氟乙烯单体达总投料量的70％～100％。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括将聚合反应得到的聚四氟乙烯聚合液经洗净处理；所述洗净处理包括：将聚四氟乙烯聚合液经后处理凝聚工艺得到聚四氟乙烯树脂，将聚四氟乙烯树脂在水洗装置中，通过控制搅拌强度和水洗时间、水洗次数，洗去树脂中的低分子物质和杂质，保证树脂在加工制品过程中的质量。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂由无机引发剂和有机引发剂组成；优选地，所述无机引发剂为碱金属的过硫酸盐，进一步优选为过硫酸铵或过硫酸钾；优选地，所述有机引发剂为过氧化物，进一步优选为过氧化苯甲酰或过氧化丁二酸；和/或所述无机引发剂用量为聚合体系中去离子水重量的0.0001％～0.0009％，优选为0.0003％～0.0006％；所述有机引发剂用量为聚合体系中去离子水重量的0.009％～0.05％，优选为0.01％～0.03％。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述改性剂为全氟烷基乙烯基醚，优选地，所述烷基具有1-5个碳原子；进一步优选地，所述改性剂为全氟甲基乙烯基醚、全氟乙基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基醚中的一种或几种；和/或所述改性剂用量为聚合体系中去离子水重量的0.03％～0.25％，优选为0.06％～0.2％；和/或在所述聚合反应过程中所述改性剂采用分段加入或连续加入的方式。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂为全氟辛酸铵、全氟或含氟聚醚羧酸盐、全氟或含氟烷基羧酸盐中的一种；优选地，所述全氟或含氟烷基羧酸盐为全氟烷基羧酸铵或含氟烷基羧酸铵；和/或所述分散剂用量为聚合体系中去离子水重量的10％～...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏小龙，张建新，胡显权，姚权卫，张春静，罗湘华，
申请(专利权)人：中昊晨光化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51