專利名稱：一種利用電子束制備ptfe超細(xì)粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用電子束輻照和雙氧水制備聚四氟乙烯超細(xì)粉的方法。
背景技術(shù)：
聚四氟乙烯(PTFE)俗稱塑料王，是由四氟乙烯單體聚合而成的聚合物，有很強(qiáng)的凝聚性，樹脂很容易附在一起，不易分散。PTFE超細(xì)粉(微粉)是低分子量的聚四氟乙烯，達(dá)到超細(xì)程度的PTFE超細(xì)粉，分子量低于I萬以下，粒徑在0.5-15 μ m的PTFE微粉系列，不僅保持著聚四氟乙烯原有的所有優(yōu)良性能，還具有許多獨(dú)特的性能:如無自凝聚性、無靜電效應(yīng)、相溶性好、分子量低、分散性好、自潤滑性高、摩擦系數(shù)降低，不結(jié)團(tuán)，容易與油或有機(jī)液體相混，與其它固體微粒也可均勻混合明顯等等。PTFE超細(xì)粉平均粒徑小于5 μ m，比表面大于10m2/g，摩擦系數(shù)0.06 0.07，潤滑性好，能很好地分散在許多材料中?？捎米魉芰稀⑾鹉z、油墨、涂料、潤滑油脂的防黏、減摩、阻燃添加劑，也可作干性潤滑劑制成氣溶膠等。PTFE超細(xì)粉可以單獨(dú)作固體潤滑劑使用，也可以作為塑料、橡膠、涂料、油墨、潤滑油、潤滑脂等的添加劑。與塑料或橡膠混合時(shí)可用各種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細(xì)粉，可降低摩擦系數(shù)，只要加百分之幾，就可提高潤滑油的壽命。其有機(jī)溶劑分散液還可作脫模劑。制備PTFE超細(xì)粉的方法，決定了 PTFE超細(xì)粉的結(jié)構(gòu)性能、分子量及其分布。PTFE超細(xì)粉的制備方法主要有兩種:1、直接用TFE調(diào)節(jié)聚合，經(jīng)一定時(shí)間后終止聚合反應(yīng)，產(chǎn)物再進(jìn)行適當(dāng)加工；2、 用高分子量PTFE降解，再粉碎。裂解反應(yīng)制備PTFE超細(xì)粉的方法主要有熱裂解和輻照裂解。輻照裂解過程中，PTFE降解受輻照條件的影響，輻照劑量，輻照所采用的能量來源以及氧化條件的不同，對(duì)PTFE超細(xì)粉的物理性能和化學(xué)性能均有較大影響，因此需要對(duì)PTFE輻照裂解過程中的設(shè)備和工藝條件進(jìn)行優(yōu)化并嚴(yán)格控制。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用電子束輻照和雙氧水制備PTFE超細(xì)粉的方法。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法，其特征在于，包括如下步驟:(I)將干燥的聚四氟乙烯原料用液氮進(jìn)行低溫急冷處理；將低溫處理后的聚四氟乙烯原料粉碎成粒徑為100-1000 μ m的粉料；(2)提供一種電子加速器，包括高頻振蕩器，輻照窗，位于輻照窗下方的循環(huán)小車；將聚四氟乙烯粉料置于循環(huán)小車上；開啟電子加速器；電子加速器產(chǎn)生高能電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照，輻照劑量為300-500KGy ;高分子的聚四氟乙烯粉料裂解得到粒徑為100 μ m以下的聚四氟乙烯細(xì)粉。(3)提供一種氣流粉碎機(jī)，對(duì)聚四氟乙烯細(xì)粉進(jìn)行再粉碎、分級(jí)，聚四氟乙烯細(xì)粉分散成平均粒徑在5 μ m以下的聚四氟乙烯超細(xì)粉。進(jìn)一步地，在上述方法中，所述電子加速器的能量為2MeV，束流為10mA，掃描均勻性為98%以上，掃描寬度為IOOOmm ;所述電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照的次數(shù)為2_5次，每次3-10分鐘。 進(jìn)一步地，在上述任一種方法中，所述輻照劑量為400KGy，輻照次數(shù)為5次，每次8分鐘。進(jìn)一步地，在上述任一種方法中，在步驟(2)中，提供一種噴淋裝置，在輻照過程中，通過所述噴淋裝置將與待噴淋聚四氟乙烯重量比3-8%的雙氧水液體噴淋在聚四氟乙烯粉料表面。進(jìn)一步地，在上述任一種方法中，所述雙氧水液體與待噴淋聚四氟乙烯的重量比為5% ο進(jìn)一步地，在上述任一種方法中，所述電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照的次數(shù)為2次，每次3分鐘。進(jìn)一步地，在上述任一種方法中，所述氣流粉碎機(jī)包括氣流噴嘴、粉碎室，壓縮空氣通過噴嘴高速噴射入粉碎室，在多股高壓氣流的交匯點(diǎn)處，經(jīng)輻照過的聚四氟乙烯細(xì)粉顆粒被反復(fù)碰撞、磨擦、剪切而粉碎。進(jìn)一步地，在上述任一種方法中，所述氣流粉碎機(jī)還包括旋風(fēng)分離器、除塵器和引風(fēng)機(jī)；所述氣流粉碎機(jī)包括分級(jí)室，在粉碎室粉碎后的聚四氟乙烯在引風(fēng)機(jī)作用下運(yùn)動(dòng)至分級(jí)室，在分級(jí)輪作用下，使聚四氟乙烯細(xì)粉顆粒按粒度大小分離，符合粒度要求的細(xì)顆粒通過分級(jí)輪進(jìn)入旋風(fēng)分離器或除塵器進(jìn)行收集，不符合粒度要求的粗顆粒下降至粉碎室繼續(xù)粉碎。進(jìn)一步地，在上述任一種方法中，所述氣流粉碎機(jī)的氣流噴嘴為拉瓦爾噴嘴。進(jìn)一步地，在上述任一種方法中，所述氣流粉碎機(jī)具有干燥過濾裝置，所述干燥過濾裝置位于噴嘴前。根據(jù)本發(fā)明提供的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法，在相同的輻照條件下，可增加聚四氟乙烯的降解率或者降低輻照時(shí)間也能達(dá)到相同的降解率，因此提高了生產(chǎn)效率，保證獲得尺寸符合要求的低分子的聚四氟乙烯超細(xì)粉，且制造過程可嚴(yán)格進(jìn)行控制，保證生產(chǎn)質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。聚四氟乙烯的耐輻射性能較差(lOOOGy)，受高能輻射后引起降解，本發(fā)明利用聚四氟乙烯的這個(gè)特性采用高頻高壓電子加速器對(duì)聚四氟乙烯進(jìn)行輻射降解處理，再用氣流粉碎機(jī)進(jìn)行分散處理可得到聚四氟乙烯超細(xì)粉材料。高頻高壓電 子加速器是一種能產(chǎn)生強(qiáng)流電子射線的裝置。它將50Hz工頻低壓電能，用高頻振蕩器變成IOOkHz高頻電能，再通過高頻耦合方式給由二極管和空間電容組成倍壓整流電流并聯(lián)供電，串連后得到極高的直流高壓，用它加速電子，便可以獲得所需要的強(qiáng)流高能電子束射線。本發(fā)明下述實(shí)施例采用的電子加速器能量為2Mev，束流為10mA，掃描均勻性98%以上，掃描寬度1000mm。其中，用于放置物料的電子束輻照的盤子尺寸為IOOOmmX IOOOmmX 12mm,物料盛滿后體積為0.012m3,小車運(yùn)行速度IOm/分，電子束束流10mA，走一圈劑量為10Kgy，300Kgy就是30圈，以此類推。為了增加聚四氟乙烯的降解率，采用在電子束輻照過程中添加雙氧水的辦法來降低輻照劑量，雙氧水通過特制噴淋裝置成霧狀噴在聚四氟乙烯原料的表面，因?yàn)殡p氧水在輻照過程中產(chǎn)生羥基自由基(.0H)，羥基自由基(.0H)是一種重要的活性氧，從分子式上看是由氫氧根(0H-)失去一個(gè)電子形成。羥基自由基具有極強(qiáng)的得電子能力也就是氧化能力，氧化電位2.8v，是自然界中僅次于氟的氧化劑，通過電子束和雙氧水的雙重協(xié)同氧化反應(yīng)，把高分子的聚四氟乙烯原料降解為低分子的聚四氟乙烯超細(xì)粉。經(jīng)過輻照降解后的聚四氟乙烯已經(jīng)由高分子變成低分子了，可低分子的聚四氟乙烯還是團(tuán)聚在一起，沒有分散成小分子的超細(xì)粉，為了能得到超細(xì)粉，必須把輻照降解后的低分子的聚四氟乙烯經(jīng)過氣流粉碎機(jī)粉碎。本發(fā)明下述實(shí)施例中所使用的氣流粉碎機(jī)包括螺旋加料器、氣流噴嘴、粉碎室、分級(jí)室、引風(fēng)機(jī)。氣流粉碎機(jī)的氣流噴嘴為拉瓦爾噴嘴。氣流粉碎機(jī)還具有干燥過濾裝置，位于噴嘴前。輻照好的聚四氟乙烯放入氣流粉碎機(jī)，通過螺旋加料器進(jìn)入粉碎室，壓縮空氣通過特殊配置的超音速拉瓦爾噴嘴向粉碎室高速噴射，經(jīng)輻照過的聚四氟乙烯細(xì)粉顆粒在超音速噴射流中加速，并在噴嘴交匯處反復(fù)沖擊、碰撞，達(dá)到粉碎。被粉碎的物料隨上升氣流進(jìn)入分級(jí)室，由于分級(jí)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，粒子既受到分級(jí)轉(zhuǎn)子的離心力，又受到氣流粘性作用產(chǎn)生的向心力，當(dāng)粒子受到的離心力大于向心力，即分級(jí)徑以上的粗粒子返回粉碎室繼續(xù)沖擊粉碎，分級(jí)徑以下的細(xì)粒子隨氣流進(jìn)入旋風(fēng)分離器、除塵器收集，旋風(fēng)分離器收集細(xì)粒子中的較粗粒子，少部分超細(xì)粒子由除塵器收集，大約在10% — 20%，氣體由引風(fēng)機(jī)排出。實(shí)施例一一種利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法，包括如下步驟:(I)將干燥的聚四氟乙烯原料用液氮進(jìn)行低溫冷處理；將低溫處理后的聚四氟乙烯原料粉碎成粒徑為100-1000 μ m的粉料；(2)提供一種電子加速器，包括高頻振蕩器，輻照窗，位于輻照窗下方的循環(huán)小車；將聚四氟乙烯粉料置于循環(huán)小車上；開啟電子加速器；電子加速器產(chǎn)生高能電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照，每0.012m3聚四氟乙烯粉料(優(yōu)選盛滿盤子，所盛聚四氟乙烯粉料的厚度為12mm)的輻照劑量為400KGy ;所述電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照的次數(shù)為5次，每次8分鐘；高分子的聚四氟乙烯粉料裂解得到粒徑為100 μ m以下的聚四氟乙烯細(xì)粉。(3)用氣流粉碎機(jī)對(duì)聚四氟乙烯細(xì)粉進(jìn)行再粉碎、分級(jí)，聚四氟乙烯細(xì)粉分散成平均粒徑在5 μ m以下的聚四氟乙烯超細(xì)粉。實(shí)施例二: 本實(shí)施例提供的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法中，步驟(I )，步驟(3)與上述實(shí)施例中相同，步驟(2)為:
提供一種電子加速器，包括高頻振蕩器，輻照窗，位于輻照窗下方的循環(huán)小車；將聚四氟乙烯粉料置于循環(huán)小車上；開啟電子加速器；電子加速器產(chǎn)生高能電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照，每0.012m3聚四氟乙烯粉料(盛滿盤子，所盛聚四氟乙烯粉料的厚度為12mm)的輻照劑量為400KGy ；提供一種噴淋裝置，在輻照過程中，通過所述噴淋裝置將與待噴淋聚四氟乙烯重量比5%的雙氧水液體噴淋在聚四氟乙烯粉料表面；電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照的次數(shù)為2次，每次3分鐘；高分子的聚四氟乙烯粉料裂解得到粒徑為100 μ m以下的聚四氟乙烯細(xì)粉。通過實(shí)驗(yàn)測定，添加5% (重量比)的雙氧水能提高降解效率20%，也就是說達(dá)到同樣的聚四氟乙烯原料降解率可以降低電子束輻照時(shí)間20%，達(dá)到了減少輻照時(shí)間、節(jié)約成本的作用。實(shí)施例三:本實(shí)施例提供的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法中，步驟(I )，步驟(3)與上述實(shí)施例中相同，步驟(2)為:提供一種電子加速器，包括高頻振蕩器，輻照窗，位于輻照窗下方的循環(huán)小車；將聚四氟乙烯粉料置于循環(huán)小車上；開啟電子加速器；電子加速器產(chǎn)生高能電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照，每0.012m3聚四氟乙烯粉料(盛滿盤子，所盛聚四氟乙烯粉料的厚度為12mm)的輻照劑量為400KGy ；提供一種噴淋裝置，在輻照過程中，通過所述噴淋裝置將與待噴淋聚四氟乙烯重量比3%的雙氧水液體噴淋在聚四氟乙烯粉料表面；電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照的次數(shù)為2次，每次5分鐘；高分子的聚 四氟乙烯粉料裂解得到粒徑為100 μ m以下的聚四氟乙烯細(xì)粉。實(shí)施例四:本實(shí)施例提供的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法中，步驟(I )，步驟(3)與上述實(shí)施例中相同，步驟(2)為:提供一種電子加速器，包括高頻振蕩器，輻照窗，位于輻照窗下方的循環(huán)小車；將聚四氟乙烯粉料置于循環(huán)小車上；開啟電子加速器；電子加速器產(chǎn)生高能電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照，每0.012m3聚四氟乙烯粉料(盛滿盤子，所盛聚四氟乙烯粉料的厚度為12mm)的輻照劑量為400KGy ；提供一種噴淋裝置，在輻照過程中，通過所述噴淋裝置將與待噴淋聚四氟乙烯重量比8%的雙氧水液體噴淋在聚四氟乙烯粉料表面；電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照的次數(shù)為2次，每次4分鐘；高分子的聚四氟乙烯粉料裂解得到粒徑為100 μ m以下的聚四氟乙烯細(xì)粉。實(shí)施例五:本實(shí)施例提供的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法中，步驟(I )，步驟(3)與上述實(shí)施例中相同，步驟(2)為:提供一種電子加速器，包括高頻振蕩器，輻照窗，位于輻照窗下方的循環(huán)小車；將聚四氟乙烯粉料置于循環(huán)小車上；開啟電子加速器；電子加速器產(chǎn)生高能電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照，每0.012m3聚四氟乙烯粉料(盛滿盤子，所盛聚四氟乙烯粉料的厚度為12mm)的輻照劑量為300KGy ；提供一種噴淋裝置，在輻照過程中，通過所述噴淋裝置將與待噴淋聚四氟乙烯重量比8%的雙氧水液體噴淋在聚四氟乙烯粉料表面；
電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照的次數(shù)為2次，每次5分鐘；高分子的聚四氟乙烯粉料裂解得到粒徑為100 μ m以下的聚四氟乙烯細(xì)粉。實(shí)施例六:本實(shí)施例提供的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法中，步驟(I )，步驟(3)與上述實(shí)施例中相同，步驟(2)為:提 供一種電子加速器，包括高頻振蕩器，輻照窗，位于輻照窗下方的循環(huán)小車；將聚四氟乙烯粉料置于循環(huán)小車上；開啟電子加速器；電子加速器產(chǎn)生高能電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照，每0.012m3聚四氟乙烯粉料(盛滿盤子，所盛聚四氟乙烯粉料的厚度為12mm)的輻照劑量為800KGy ；提供一種噴淋裝置，在輻照過程中，通過所述噴淋裝置將與待噴淋聚四氟乙烯重量比3%的雙氧水液體噴淋在聚四氟乙烯粉料表面；電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照的次數(shù)為2次，每次6分鐘；高分子的聚四氟乙烯粉料裂解得到粒徑為100 μ m以下的聚四氟乙烯細(xì)粉。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)將干燥的聚四氟乙烯原料用液氮進(jìn)行低溫急冷處理；將低溫處理后的聚四氟乙烯原料粉碎成粒徑為100-1000 μ m的粉料； (2)提供一種電子加速器，包括高頻振蕩器，輻照窗，位于輻照窗下方的循環(huán)小車，將聚四氟乙烯粉料置于循環(huán)小車上，開啟電子加速器，電子加速器產(chǎn)生高能電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照，輻照劑量為300-500KGy，使高分子的聚四氟乙烯粉料裂解得到粒徑為100 μ m以下的聚四氟乙烯細(xì)粉； (3)提供一種氣流粉碎機(jī)，對(duì)步驟(2)得到的聚四氟乙烯細(xì)粉進(jìn)行再粉碎、分級(jí)，使聚四氟乙烯細(xì)粉分散成平均粒徑在5 μ m以下的聚四氟乙烯超細(xì)粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法，其特征在于，所述電子加速器的能量為2MeV，束流為10mA，掃描均勻性為98%以上，掃描寬度為IOOOmm ;所述電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照的次數(shù)為2-5次，每次3-10分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法，其特征在于，所述輻照劑量為400KGy，輻照次數(shù)為5次，每次8分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法，其特征在于，在步驟(2)中，提供一種噴淋裝置，在輻照過程中，通過所述噴淋裝置將與待噴淋聚四氟乙烯重量比3-8%的雙氧水液體噴淋在聚四氟乙烯粉料表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法，其特征在于，所述雙氧水液體與待噴淋聚四氟乙烯的重量比為5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法，其特征在于，所述電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照的次數(shù)為2次，每次3分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法，其特征在于，所述氣流粉碎機(jī)包括氣流噴嘴和粉碎室，壓縮空氣通過噴嘴高速噴射入粉碎室，在多股高壓氣流的交匯點(diǎn)處，經(jīng)輻照過的聚四氟乙烯細(xì)粉顆粒被反復(fù)碰撞、磨擦、剪切而粉碎。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法，其特征在于所述氣流粉碎機(jī)還包括旋風(fēng)分離器、除塵器和引風(fēng)機(jī)；所述氣流粉碎機(jī)包括分級(jí)室，在粉碎室粉碎后的聚四氟乙烯在引風(fēng)機(jī)作用下運(yùn)動(dòng)至分級(jí)室，在分級(jí)輪作用下，使聚四氟乙烯細(xì)粉顆粒按粒度大小分離，符合粒度要求的細(xì)顆粒通過分級(jí)輪進(jìn)入旋風(fēng)分離器或除塵器進(jìn)行收集，不符合粒度要求的粗顆粒下降至粉碎室繼續(xù)粉碎。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法，其特征在于，所述氣流粉碎機(jī)的氣流噴嘴為拉瓦爾噴嘴。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法，其特征在于，所述氣流粉碎機(jī)具有干燥過濾裝置，所述干燥過濾裝置位于噴嘴前。
全文摘要
一種利用電子束制備PTFE超細(xì)粉的方法，包括將干燥的聚四氟乙烯原料用液氮進(jìn)行低溫冷處理；將低溫處理后的聚四氟乙烯原料粉碎成PTFE粉料；提供電子加速器，包括高頻振蕩器，輻照窗，位于輻照窗下方的循環(huán)小車；將聚四氟乙烯粉料置于循環(huán)小車上；開啟電子加速器；電子加速器產(chǎn)生高能電子束對(duì)聚四氟乙烯粉料進(jìn)行輻照；在輻照過程中，通過噴淋裝置將雙氧水液體噴淋在聚四氟乙烯粉料表面；高分子的聚四氟乙烯粉料裂解得到聚四氟乙烯細(xì)粉；用氣流粉碎機(jī)對(duì)聚四氟乙烯細(xì)粉進(jìn)行再粉碎、分級(jí)，聚四氟乙烯細(xì)粉分散成聚四氟乙烯超細(xì)粉。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，在相同的輻照條件下，可增加聚四氟乙烯的降解率或者降低輻照時(shí)間也能達(dá)到相同的降解率。
文檔編號(hào)C08J3/28GK103252278SQ20131011651
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者顧建忠, 吳明紅, 蔡建球 申請(qǐng)人:太倉金凱特種線纜有限公司