專(zhuān)利名稱(chēng)：氟化塑料的方法和裝置的制作方法
氟化塑料的方法和裝置本發(fā)明涉及一種氟化塑料的方法，其中將待氟化的塑料制品51入反應(yīng) 室并進(jìn)行氣相氟化，以及用于氟化塑料的裝置。該方法和裝置還適合于氟 化橡膠。-通過(guò)氟化，有可能建立非常廣泛范圍的表面性能 -改善防滲效應(yīng)，構(gòu)建滲透防滲層/隔味層； -改善耐化學(xué)性和熱穩(wěn)定性；-活化而用于涂料的粘附增強(qiáng)(漆、末道漆、粘合劑等)；-表面的化學(xué)糙化，微構(gòu)化；-表面的化學(xué)拋光，最小化界面的相互作用；-減小摩擦系數(shù)，例如改善密封件的安裝；-塑料表面的永久性親水處理，優(yōu)化潤(rùn)濕性；-塑料表面的永久性疏水處理，減少水的吸收。由于CF基團(tuán)部分代替了 CH鍵，以氟處理非極性聚合物材料得到極 性表面。就潤(rùn)濕性和溶脹性而言，這樣產(chǎn)生的表面與非極性液體的相互作 用大大減小。最終，表面的化學(xué)組成導(dǎo)致滲透性減小。氟原子替換氫原子在聚合物中導(dǎo)致偶極。結(jié)果，建立了化學(xué)鍵合的基 本前提。此外，氟原子向聚合物結(jié)構(gòu)單元中的引入產(chǎn)生了表面的化學(xué)糙化， 結(jié)果實(shí)現(xiàn)了涂料的機(jī)械錨定?；瘜W(xué)鍵合和M錨定的組合使得強(qiáng)的粘附結(jié) 合長(zhǎng)期穩(wěn)定。通過(guò)將氟原子引入聚合物，形成"Teflon樣，，表面結(jié)構(gòu)。與此相關(guān)的性 能提升引起塑料的熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)性(例如耐酸和堿)的改善。 有兩種不同的方法用于進(jìn)行氟化。在線方法僅可用于空心體。這種方法中，在擠壓吹塑法的制造過(guò)程中 氟化僅發(fā)生在空心體的內(nèi)表面。從而與離線方法相比，省去了額外的處理。 離線方法可用于空心體和型材及塑料膜。其為在反應(yīng)室中對(duì)成品后處理的方法。因而處理整個(gè)表面。離線方法的優(yōu)點(diǎn)在于工藝順序的高靈活性。 通過(guò)使該處理脫離制造過(guò)程，有可能在大范圍內(nèi)改變?cè)摲椒ǖ膮?shù)，以便 可實(shí)現(xiàn)氟化對(duì)一般加工條件的最佳適應(yīng)。該氟化方法的優(yōu)點(diǎn)尤其是-表面張力(極性)的高和均一分布，與部件的形狀無(wú)關(guān)。-對(duì)M聚合物無(wú)害。-處理效果的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。-小部件的批量處理。-可應(yīng)用至薄壁組件。-靈活的工藝順序。-高度自動(dòng)化。-方法可靠性高。氟化不同的塑料以在這些塑料上產(chǎn)生含氟層被廣泛應(yīng)用。塑料上的含 氟層對(duì)于揮發(fā)性物質(zhì)的滲透具有一定的阻隔效應(yīng)。例如，將用于車(chē)輛的燃 料箱的塑料箱壁氟化以防止燃料滲透。EP 1 234 849 Al公開(kāi)了 一種以氣相氟化處理塑料表面的方法，其中裝 有待處理材料(具有塑料表面)的反應(yīng)室抽空至不超過(guò)10毫巴絕對(duì)壓力或 處理壓力的十分之一或更小并將具有規(guī)定組成的含氟氣體混合物引入反應(yīng) 室，直至達(dá)到25至250毫巴絕對(duì)壓力范圍內(nèi)的處理壓力。EP 0 566 883 Bl描述了一種以例如含有1%氟的氣體氟化塑料容器內(nèi) 表面的方法，其中壓力為2至10巴，空心體內(nèi)表面的表面溫度為60至 250°C。含氟的處理氣體以-20。C至-196。C的溫度進(jìn)入空心體。此外，EP 0 809 670 Bl公開(kāi)了在四個(gè)工藝步驟中在不同壓力下進(jìn)行的 氯化方法。在該氟化方法的第一階段中，不存在氟化劑時(shí)借助于真空泵將 反應(yīng)室內(nèi)待氟化聚合物的環(huán)境壓力Pl降低至0.001至0.5 kPa。在第二階 段，借助于氟化劑將反應(yīng)室中的壓力P2升高至0.1至300 kPa。然后將反 應(yīng)室中的壓力降低至0.01至lkPa。在第三階段，將壓力調(diào)整為0.1至300 kPa。之后，將壓力再次降低至0.01至lkPa。在第四階段，將壓力調(diào)整為 0.1至1000 kPa。隨后，將氟化的聚合物材料移出反應(yīng)室.這種方法過(guò)于復(fù)雜，因?yàn)榭偣苍O(shè)想了四個(gè)階段，并且每種情況下在各個(gè)階段之間還降低 壓力，并且對(duì)于各個(gè)階段之間的相應(yīng)壓力降低需要至少一個(gè)真空泵。此外，DE 198 32 559 C2公開(kāi)了一種氟化塑料的方法，其中將待氟化 的塑料制品引入反應(yīng)室，在抽空后，在含有惰性氣體和氟的氣氛中進(jìn)行氟 化。在抽空和氟化期間，存在于反應(yīng)室中的氣體和待氟化制品保持在大于 或等于40。C的溫度，氟化后，施真空并維持真空，直至未轉(zhuǎn)化的氟分子從 塑料制品擴(kuò)散出。氟化期間氟/氮?dú)饣旌衔锏膲毫?0毫巴。已知的氟化方法的共同特征為在真空密封反應(yīng)室中處理塑料并且在氟 化氣體混合物減壓下氟化。將待處理的塑料部件或塑料模制品引入真空密 封反應(yīng)室，將反應(yīng)室抽空除去大氣氧并沖入惰性氣體。在反應(yīng)室進(jìn)一步抽 空后，向反應(yīng)室計(jì)量供入含氟處理氣體。氟化在減壓下持續(xù)進(jìn)行或在多個(gè) 階段中進(jìn)行，各個(gè)階段在不同壓力下進(jìn)行并且每種情況下各階段之間再次 抽空。現(xiàn)有技術(shù)中，反應(yīng)室通過(guò)重復(fù)的抽空并在氟化結(jié)束后沖入惰性氣體 進(jìn)^"吹洗。由于反應(yīng)室必需是真空密封的并且必須存在至少一個(gè)真空泵用 于抽空，所以裝置的復(fù)雜度高。實(shí)踐中，在真空中氟化壓敏性塑料表面(其例如具有密閉的薄壁蜂窩狀 結(jié)構(gòu))和密閉孔塑料泡沫面臨著這樣的問(wèn)題，在真空下，薄壁蜂窩狀結(jié)構(gòu)和 塑料泡沫的孔突然打開(kāi)，這是因?yàn)榘庠谄渲械臍怏w如空氣、成核劑、或 發(fā)泡劑通常是氣態(tài)的，在真空下膨脹，并由此破壞了這類(lèi)塑料的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的目的是提供一種氟化塑料表面的方法和裝置，其采用比已知 方法和裝置簡(jiǎn)單的裝置來(lái)進(jìn)行，并且尤其能夠氟化壓敏性塑料部件，例如 塑料泡沫、塑料顆粒、塑料的密閉蜂窩狀表面結(jié)構(gòu)。通過(guò)在開(kāi)始時(shí)所述類(lèi)型的方法實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目的，因?yàn)樗鰵庀喾?反應(yīng)室中于大氣壓下進(jìn)行。在氣相氟化前為了從反應(yīng)室完全或部分除去大氣氧而進(jìn)行的吹洗也是 在反應(yīng)室內(nèi)的大氣壓下進(jìn)行的。在該方法的進(jìn)一步JOI中，將預(yù)定組成的 包含氟氣或氟化劑的含氟氣體混合物和一種或多種惰性氣體用于該氣相氟 化。為此，有利的是，基于氣體混合物的總體積，含氟氣體混合物以0.1 至30體積％的量含有氟氣或氟化劑以及對(duì)其補(bǔ)足量的一種或多種惰性氣體。該氣體混合物優(yōu)選含有0.1至20體積％的氟氣或氟化劑，尤其是0.1 至10體積％的氟氣。在該方法的特定發(fā)展中，氣體混合物含有10體積％ 的氟氣或氟化劑。惰性氣體優(yōu)選選自由氮?dú)?、氬氣、氦氣和氖氣組成的組。 在該方法的進(jìn)一步發(fā)展中，以元素氟、卣素氟化物或稀有氣體氟化物如 XeF2或XeF4進(jìn)行氣相氟化。該方法的進(jìn)一步j(luò)^j潘述在專(zhuān)利權(quán)利要求9至18中。在待實(shí)現(xiàn)目的的范圍內(nèi)，使用了包括反應(yīng)室和蓋子的氟化塑料的裝置， 該裝置的特征在于不可抽空的反應(yīng)室在入口側(cè)具有用于空氣、惰性氣體以 及包含氟和一種或多種惰性氣體的氣體混合物的計(jì)量供入閥V0、 VI、 V2, 以及在于泄氣閥V3和流通/關(guān)閉閥V4設(shè)置在反應(yīng)室的廢氣管道上。在本發(fā)明裝置的第一實(shí)施方案中，反應(yīng)室設(shè)置在固定位置，并提供了 用于加熱氣體混合物的可控加熱器和用于氣體混合物在反應(yīng)室中湍流循環(huán) 的循環(huán)泵。該裝置的第二實(shí)施方案配備了這樣的反應(yīng)室，其中設(shè)置了轉(zhuǎn)鼓， 該轉(zhuǎn)鼓具有穿孔的圓周鼓表面。將待氟化的塑料制品或塑料部件引入該轉(zhuǎn) 鼓中。本發(fā)明裝置的第三實(shí)施方案的特征在于反應(yīng)室為轉(zhuǎn)鼓，其在整個(gè)區(qū) 域上具有密閉的圓周表面，以及在于設(shè)置在反應(yīng)室外的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)與該圓周 鼓表面嚙合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)鼓運(yùn)轉(zhuǎn)。所述裝置實(shí)施方案的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)由權(quán)利要求19、 21、 22、 24和25 表明。本發(fā)明的方法和裝置實(shí)現(xiàn)了這樣的優(yōu)點(diǎn)，與已知的氟化方法相比，在 反應(yīng)室中的氣相氟化不必為進(jìn)行吹洗和氟化而抽空。吹洗和氟化在環(huán)境壓 力即大氣壓力下進(jìn)行，結(jié)果省去了已知方法和裝置情況下的高度復(fù)雜的裝 置，它們?cè)诿糠N情況下都需要壓力密封真空反應(yīng)室和真空泵。此外，通常 可縮短待氟化塑料制品在反應(yīng)室中的停留時(shí)間和氣相氟化的總持續(xù)時(shí)間。以下將參照顯示在附圖中的裝置實(shí)施方案更詳細(xì)地闡述本發(fā)明的方法 和裝置。

圖1示意性顯示了本發(fā)明裝置的第一實(shí)施方案。 圖2示意性顯示了本發(fā)明裝置的第二實(shí)施方案。 圖3示意性顯示了本發(fā)明裝置的第三實(shí)施方案。圖1示意性顯示了用于氟化塑料制品的裝置，其在固定位置具有帶有蓋子2的反應(yīng)室1、用于反應(yīng)室的加熱器3和循環(huán)泵5。在蓋子2打開(kāi)后將 待處理塑料制品引入反應(yīng)室l，并通過(guò)蓋子2將反應(yīng)室再次密閉。密封件6 保證了反應(yīng)室1和蓋子2之間的緊密密封。反應(yīng)室l不是真空密封的，因 此不可抽空。在入口側(cè)存在用于空氣、惰性氣體以及包含氟和一種或多種 惰性氣體的氣體混合物的計(jì)量供入閥V0、 VI、 V2，計(jì)量供入閥彼此平行 地設(shè)置并通過(guò)共同管道連接至流量計(jì)4,氣體供料管道7由該流量計(jì)導(dǎo)向 反應(yīng)室1。加熱器3設(shè)置在反應(yīng)室1的與蓋子2相反的那側(cè)。反應(yīng)室1中 的箭頭表示反應(yīng)室1內(nèi)分料流的方向。在出口側(cè)，廢氣管道8從反應(yīng)室1 通過(guò)流通/關(guān)閉閥V4導(dǎo)向吸收器9。泄氣閥V3存在于廢氣管道8的支路內(nèi)， 接近廢氣管道8與反應(yīng)室1的連接處。循環(huán)泵5與反應(yīng)室1平行i殳置并與 廢氣管道8和氣體供料管道7相連。循環(huán)泵5與廢氣管道8的連接處存在 于閥V3和V4之間。循環(huán)泵5與氣體供料管道7的連接處位于流動(dòng)方向上 流量計(jì)4后的下游。為了4t^應(yīng)室1的內(nèi)部氣體勻質(zhì)化，也可在反應(yīng)室內(nèi) 提供鼓風(fēng)機(jī)。將待處理塑料制品或塑料部件引入反應(yīng)室1。通過(guò)首先使惰 性氣體經(jīng)閥VI流進(jìn)流量計(jì)4，從而以確定量的惰性氣體吹洗而除去反應(yīng)室 1中的大氣氧。在計(jì)量供入閥Vl之前，讓通常處于減壓下的惰性氣體降低 至環(huán)境壓力或正常壓力，即大氣壓力。當(dāng)從流量計(jì)流出后，惰性氣體經(jīng)氣 體供料管道7計(jì)量供M應(yīng)室1。存在于反應(yīng)室1中的大氣氧經(jīng)打開(kāi)的泄 氣閥V3溢出。吹洗可以是持續(xù)的，直至反應(yīng)室1的內(nèi)部?jī)H含有惰性氣體。 也可通過(guò)提早停止惰性氣體的吹洗以便在反應(yīng)室1中留下一定量的大氣 氧，從而在大氣氧存在下進(jìn)行氟化。在經(jīng)驗(yàn)確定吹洗的持續(xù)時(shí)間后通過(guò)時(shí) 間控制進(jìn)行吹洗或者在通過(guò)控制預(yù)定流速下待計(jì)量供入的氣體混合物和惰 性吹洗氣體的計(jì)量供入和吹洗時(shí)間而分析法監(jiān)控進(jìn)行吹洗。為此，通過(guò)分 析法監(jiān)控即測(cè)量流過(guò)泄氣閥V3的量的組成，并將所獲得的分析值用于控 制時(shí)間。在吹洗結(jié)束后，將計(jì)量供入閥Vl和關(guān)閉閥V3關(guān)閉。此后，通過(guò) 打開(kāi)用于氣體混合物的計(jì)量供入閥V2并經(jīng)流量計(jì)4將含氟處理氣體計(jì)量 供入反應(yīng)室1而開(kāi)始?xì)庀喾?。反?yīng)室1內(nèi)的惰性氣體經(jīng)打開(kāi)的流通/關(guān)閉 閥V4釋放進(jìn)吸收室9，通過(guò)吸收室9對(duì)其進(jìn)行處理。在計(jì)量供入過(guò)程中，反應(yīng)室1內(nèi)的氟濃度緩慢增加。通過(guò)流速和計(jì)量供入持續(xù)時(shí)間，可將氟濃 度調(diào)節(jié)至用于氣相氟化的預(yù)定氣體濃度。通過(guò)控制濃度的增加，還可以影 響該反應(yīng)。在完成氟化氣體對(duì)惰性氣體氣氛的完全或部分替換后，停止計(jì)量供入過(guò)程并關(guān)閉流通/關(guān)閉岡V4?；跉怏w混合物的總體積，為氣相氟 化提供的含氟氣體混合物包含0.1至30體積。/。的氟氣或氟化劑。該氣體混 合物含有作為稀釋氣體的單一惰性氣體或兩種以上惰性氣體，它們選自由 氮?dú)?、氬氣、氦氣和氖氣組成的組。此外該氣體混合物可以含有0.1至20 體積％的氟氣或氟化劑，尤其是0.1至10體積％。優(yōu)選的氣體混合物含有 10體積％的氟氣或氟化劑。尤其是，釆用元素氟、面素氟化物或稀有氣體 氟化物如XeF2或XeF4進(jìn)行氣相氟化。如果氮?dú)庥米鞫栊詺怏w，則含氟氣 體混合物包含5至15體積％、尤其是10體積％的氟。啟動(dòng)循環(huán)泵5，在反應(yīng)室1中產(chǎn)生湍流，這改善了氟反應(yīng)。以上描述 的方法步驟是靜態(tài)的，因?yàn)樵诜脱h(huán)泵5啟動(dòng)期間流通/關(guān)閉閥V4是 關(guān)閉的，這樣氣體混合物循環(huán)，但是沒(méi)有新鮮氣體混合物供入。也可以對(duì) 于氣體動(dòng)力學(xué)而言?xún)?yōu)化的方式向反應(yīng)室中計(jì)量供入氣體混合物，這樣在反 應(yīng)室中建立基本勻質(zhì)化的氣氛。于是可省去鼓風(fēng)機(jī)和/或循環(huán)泵。但是，氟化也可動(dòng)態(tài)地進(jìn)行，尤其是在氣體混合物經(jīng)計(jì)量供入閥V2 計(jì)量供入并且經(jīng)打開(kāi)的流通/關(guān)閉閥V4流出的情況下。該動(dòng)態(tài)程序的優(yōu)點(diǎn) 在于抑制該氟反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物氟化氫可從反應(yīng)室1釋放至吸收器9并適當(dāng) 處理。在氣相氟化結(jié)束后，經(jīng)打開(kāi)的計(jì)量供入閥VI計(jì)量供入惰性氣體，用 于吹洗反應(yīng)室1，并且打開(kāi)流通/關(guān)閉閥V4。在氣相氟化結(jié)束后的吹洗也可 用空氣進(jìn)行。調(diào)節(jié)加熱器3，使得反應(yīng)室1內(nèi)氣體混合物的溫度在15至50'C 之間。圖2示意性顯示了本發(fā)明裝置的另一實(shí)施方案，與圖1中相同的組件 用相同的附圖標(biāo)記表示，不再重復(fù)對(duì)它們的說(shuō)明。在本實(shí)施方案的反應(yīng)室 1中存在具有穿孔的圓周鼓表面11的轉(zhuǎn)鼓。轉(zhuǎn)鼓10配備了可拆卸蓋子端 面15,其防止部件脫離出轉(zhuǎn)鼓IO。蓋子端面15可密封，但不是必要的。 如同圖1實(shí)施方案，反應(yīng)室1具有蓋子2,其經(jīng)密封件6連接至反應(yīng)室1的外殼。在反應(yīng)室1外部存在具有驅(qū)動(dòng)軸14的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13，其中驅(qū)動(dòng)軸 14穿過(guò)一個(gè)反應(yīng)室壁中的密封旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入件(lead-through)12。該驅(qū)動(dòng)軸14 牢固地連接至轉(zhuǎn)鼓10。在氣相氟化開(kāi)始時(shí)，反應(yīng)室1的蓋子2和轉(zhuǎn)鼓10 的蓋子端面15打開(kāi)，這樣可將待處理的塑料制品和塑料部件引入轉(zhuǎn)鼓10 中。之后，關(guān)閉轉(zhuǎn)鼓10和反應(yīng)室1。啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13， 4吏轉(zhuǎn)鼓10轉(zhuǎn)動(dòng)。 通過(guò)經(jīng)打開(kāi)的計(jì)量供入閥VI的規(guī)定量的惰性氣體吹洗而除去大氣氧。存 在于反應(yīng)室l內(nèi)的空氣經(jīng)打開(kāi)的泄氣閥V3溢出。由于圓周鼓表面11具有 穿孔，在轉(zhuǎn)鼓IO內(nèi)發(fā)生自由的氣體交換。如果在大氣氧存在下進(jìn)行氟化， 則可提前終止吹洗，以便在反應(yīng)室1內(nèi)留下一定量的大氣氧。如同圖1的 實(shí)施方案，吹洗可通過(guò)在吹洗氣體的預(yù)定流速下控制吹洗氣體的計(jì)量供入 持續(xù)時(shí)間(作為時(shí)間的函數(shù))來(lái)調(diào)節(jié)，也可通過(guò)對(duì)經(jīng)打開(kāi)的閥V3流出的氣體 混合物的氣體組成的分析值來(lái)監(jiān)控。吹洗結(jié)束后，關(guān)閉計(jì)量供入閥VI和 泄氣閥V3。之后，通過(guò)打開(kāi)計(jì)量供入閥V2并使含氟處理氣體通入反應(yīng)室 1,開(kāi)始?xì)庀喾?。惰性氣體經(jīng)打開(kāi)的流通/關(guān)閉閥V4釋放進(jìn)吸收器9。當(dāng) 氟化氣體流入時(shí)，轉(zhuǎn)鼓IO中氟濃度緩慢增加。轉(zhuǎn)鼓10的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致氣體混 合物勻質(zhì)化。當(dāng)然，>^應(yīng)室l也可配備如圖1中實(shí)施方案中的加熱器3， 但這里未顯示。通過(guò)調(diào)整流速和計(jì)量供入持續(xù)時(shí)間，氟濃度可在0和所需的處理氣體 濃度之間自由選擇。通過(guò)控制濃度的增加，還可進(jìn)一步影響反應(yīng)。在氟化 處理氣體完全或部分替換惰性氣體氣氛后，停止計(jì)量供入過(guò)程并關(guān)閉流通/ 關(guān)閉閥V4。以上禾呈序靜態(tài)進(jìn)行，但是氟化也可特別是動(dòng)態(tài)進(jìn)行，如對(duì)于圖 l的實(shí)施方案所描述的那樣。為此，氟化氣體混合物經(jīng)計(jì)量供入閥V2計(jì)量 供入并經(jīng)打開(kāi)的流通/關(guān)閉閥V4釋放。在這種情況下，也實(shí)現(xiàn)了這樣的優(yōu) 點(diǎn)，即，觸發(fā)IL^應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物氟化氫從反應(yīng)室1中排出。在氣相氟化結(jié)束后，經(jīng)打開(kāi)的計(jì)量供入閥VI通入惰性氣體并經(jīng)過(guò)打 開(kāi)的流通/關(guān)閉閥V4，吹洗反應(yīng)室l。該吹洗也可通過(guò)用空氣代替惰性氣體 進(jìn)行。這種情況下，關(guān)閉閥V3以防止氟ii^大氣中。同樣通過(guò)在預(yù)定速 率下控制吹洗或處理氣體的計(jì)量供入(作為時(shí)間的函數(shù))，來(lái)調(diào)節(jié)計(jì)量供入 和吹洗過(guò)程。通過(guò)確立計(jì)量供入的持續(xù)時(shí)間，所需量的處理氣體可以以已知體積流速計(jì)量供入，通過(guò)流量計(jì)4控制。此外，也可分析法監(jiān)控。本發(fā)明裝置的另一實(shí)施方案示意性顯示在圖3中。這里，反應(yīng)室為轉(zhuǎn) 鼓17的形式，其在整個(gè)區(qū)域具有密閉的圓周鼓表面18。轉(zhuǎn)鼓17具有通過(guò) 密封件與轉(zhuǎn)鼓17連接的蓋子19，該蓋子19在需要時(shí)可取下。這個(gè)實(shí)施方 案中與圖1和2實(shí)施方案相同的組件以相同的附圖標(biāo)記表示，不再單個(gè)說(shuō) 明。在轉(zhuǎn)鼓17外部存在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)21,其與圓周鼓表面18嚙合，當(dāng)啟動(dòng)時(shí)， 使轉(zhuǎn)鼓運(yùn)轉(zhuǎn)。計(jì)量供入閥V0、 VI、 V2與氣體供料管道7連接，氣體供料 管道7與伸入轉(zhuǎn)鼓17中的計(jì)量供入管道16相連。該計(jì)量供入管道16同時(shí) 是轉(zhuǎn)鼓17圍繞其旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸。計(jì)量供入管道16在其圓周表面具有孔， 通過(guò)這些孔含氟處理氣體ii^到轉(zhuǎn)鼓17的內(nèi)部.在轉(zhuǎn)鼓17的導(dǎo)入?yún)^(qū)域22 中，計(jì)量供入管道16被廢氣管道20同軸環(huán)繞，該廢氣管道20與計(jì)量供入 管道16有一定距離。在導(dǎo)入?yún)^(qū)域22，廢氣管道20與計(jì)量供入管道16 — 起構(gòu)成了轉(zhuǎn)鼓17旋轉(zhuǎn)軸的增強(qiáng)區(qū)。在導(dǎo)入?yún)^(qū)域22中存在兩密封件23、23， 在它們之間設(shè)置了樞軸承24，如滾珠軸承。氣密的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入件坐落在廢氣 管道20上，并為了轉(zhuǎn)鼓17的轉(zhuǎn)動(dòng)而配置。利用本發(fā)明裝置的這種實(shí)施方案，可氟化^Ht的聚合材料，例如塑料 顆粒、粉末、塑料泡沫、模制品和成型件、以及纖維.轉(zhuǎn)鼓17為密閉單元， 沒(méi)有額外的外殼。程序與以上對(duì)圖l和2的實(shí)施方案所描述的相同。在本發(fā)明裝置的實(shí)施方案中，待氟化塑料制品和松散聚合材料的停留 時(shí)間為0.5分鐘至12小時(shí)，尤其是0.5分鐘至6小時(shí)。0.5分鐘至1分鐘的 短停留時(shí)間足以用于聚合物的功能化。附圖標(biāo)記列表1=反應(yīng)室(固定位置)2=蓋子VO、 VI、 V2=計(jì)量供入閥 3=加熱器 4=流量計(jì) 5 =循環(huán)泵6=密封件7=氣體供料管道 V3=泄氣閥 V4=流通/關(guān)閉閥8 =廢氣管道9 =吸收器10 =轉(zhuǎn)鼓11=圓周鼓表面(穿孔的) 12 =旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入件 13=驅(qū)動(dòng)馬達(dá) 14=驅(qū)動(dòng)軸15 =蓋子端面16 =計(jì)量供入管道17 =轉(zhuǎn)鼓18=圓周l支表面(密閉的)19=蓋子20-廢氣管道21=驅(qū)動(dòng)馬達(dá)22-導(dǎo)入?yún)^(qū)域23、 23=密封件24=樞軸承(滾珠軸承)
權(quán)利要求
1.一種氟化塑料的方法，其中將待氟化塑料制品引入反應(yīng)室并進(jìn)行氣相氟化，其特征在于所述氣相氟化在所述反應(yīng)室內(nèi)的大氣壓力下進(jìn)行。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于為了從所述反應(yīng)室完全或部 分除去大氣氧而在所述氣相氟化之前進(jìn)行的吹洗在所述反應(yīng)室內(nèi)的大氣壓 力下進(jìn)行。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于將具有預(yù)定組成的包含氟氣 或氟化劑以及一種或多種惰性氣體的含氟氣體混合物用于所述氣相氟化。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于基于所述氣體混合物的總體 積，所述含氟氣體混合物含有0.1至30體積％量的氟氣或氟化劑以及對(duì)其 補(bǔ)足量的惰性氣體。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述氣體混合物含有0.1至 20體積％的氟氣或氟化劑。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述氣體混合物含有0.1至 10體積％、尤其是10體積％的氟氣或氟化劑。
7. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述惰性氣體選自由氮?dú)狻?氬氣、氦氣和氖氣組成的組。
8. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述氣相氟化以元素氟、鹵 素氟化物或稀有氣體氟化物如XeF2或XeF4進(jìn)行。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述含氟氣體 混合物在氮?dú)庵邪?至15體積％、尤其是10體積％的氟。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述氣相氟 化靜態(tài)進(jìn)行，在計(jì)量供入所述氣體混合物后所述反應(yīng)室在入口和出口側(cè)保 持關(guān)閉0.5分鐘至12小時(shí)的一段時(shí)間。
11. 如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述氣相氟 化動(dòng)態(tài)進(jìn)行，其中計(jì)量供入的所述氣體混合物持續(xù)地流經(jīng)所述反應(yīng)室。
12. 如權(quán)利要求l至ll中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述氣相氟 化期間反應(yīng)室中的溫度在15至50°C范圍內(nèi)。
13. 如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述氣體混 合物循環(huán)并在所述反應(yīng)室中呈現(xiàn)湍流。
14. 如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所迷氣體混 合物以對(duì)氣體動(dòng)力學(xué)而言?xún)?yōu)化的方式計(jì)量供入所述反應(yīng)室，以便在所述反 應(yīng)室中建立基本上勻質(zhì)化的氣氛。
15. 如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在所述氣相 氟化結(jié)束后以惰性氣體或空氣進(jìn)行吹洗。
16. 如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在已知的體 積流速下通過(guò)設(shè)定計(jì)量供入的持續(xù)時(shí)間來(lái)控制所迷計(jì)量供入和吹洗時(shí)間。
17. 如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在計(jì)量供入 的所述氣體混合物和所述惰性吹洗氣體的預(yù)定流速下控制計(jì)量供入和吹洗 時(shí)間，其中分析法監(jiān)控流出量的組成并且所獲得的分析值控制所述時(shí)間。
18. 如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將聚合物 顆粒、粉末、塑料泡沫、模制品和成型件、容器和纖維選作待氟化塑料。
19. 一種用于氟化塑料的裝置，其包括反應(yīng)室(l; 10; 17)和蓋子，其特 征在于不可抽空的反應(yīng)室(l)在入口側(cè)具有用于空氣、惰性氣體以及包含氟 和一種或多種惰性氣體的氣體混合物的計(jì)量供入閥V0、 VI、 V2,以及特 征在于在所述反應(yīng)室(1)的廢氣管道(8)中設(shè)置有泄氣閥V3和流通/關(guān)閉閥 V4。
20. 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于所述反應(yīng)室(l)設(shè)置在固定 位置，以及特征在于提供了用于加熱所述氣體混合物的可控加熱器(3)和用 于所述氣體混合物在所述反應(yīng)室(l)中湍流循環(huán)的循環(huán)泵(5)。
21. 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于所述廢氣管道(8)經(jīng)所述關(guān) 閉閥V4與吸收器(9)連接。
22. 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于在反應(yīng)室(l)中設(shè)置具有穿 孔的圓周鼓表面(11)的轉(zhuǎn)鼓(10)。
23. 如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)鼓(10)與設(shè)置在所 述反應(yīng)室(1)外部的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(13)的驅(qū)動(dòng)軸(14)連接，以及特征在于所述驅(qū)動(dòng) 軸(14)穿過(guò)所述反應(yīng)室的一個(gè)壁中的密封旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入件(12)。
24. 如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)鼓(10)具有可拆卸 的蓋子端面(15)。
25. 如權(quán)利要求23所迷的裝置，其特征在于所述反應(yīng)室為在整個(gè)區(qū)域 具有密閉的圃周鼓表面(18)的轉(zhuǎn)鼓(17)，以及特征在于設(shè)置在所述反應(yīng)室外 部的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(21)與所述圓周鼓表面嚙合并〗吏所述轉(zhuǎn)鼓運(yùn)轉(zhuǎn)。
26. 如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于與存在于入口側(cè)的所述計(jì) 量供入閥V0、 VI、 V2連接的氣體供料管道(7)與伸入所述轉(zhuǎn)鼓(17)中的計(jì) 量供入管道(16)連接，并形成所述轉(zhuǎn)鼓環(huán)繞其旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸。
27. 如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)鼓(17)的導(dǎo)入 區(qū)域(22)中，所述計(jì)量供入管道(16^皮廢氣管道(20)以一定距離同軸環(huán)繞， 特征在于在所述導(dǎo)入?yún)^(qū)域內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)密封件(23， 23),以及特征在于在所 述兩個(gè)密封件(23， 23)之間存在樞軸承(24)，所述樞軸承(24)坐落在所述廢氣 管道(20)上并為所述轉(zhuǎn)鼓的氣密旋轉(zhuǎn)而i殳置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了在引入了待氟化塑料制品的反應(yīng)室1內(nèi)進(jìn)行塑料制品的氣相氟化。該氣相氟化在反應(yīng)室中的約1kPa的正?；虼髿猸h(huán)境壓力下進(jìn)行。該氣相氟化可靜態(tài)或動(dòng)態(tài)進(jìn)行。為了完全或部分除去反應(yīng)室中的大氣壓力，在氣相氟化前進(jìn)行吹洗。該反應(yīng)室1配備了蓋子2，并且用于空氣、惰性氣體以及包含氟和一種或多種惰性氣體的氣體混合物的計(jì)量供入閥V0、V1、V2存在于反應(yīng)室的入口側(cè)，該反應(yīng)室不是真空密封的，因此也不可抽空。計(jì)量供入閥經(jīng)流量計(jì)4與反應(yīng)室1連接。泄氣閥V3和流通/關(guān)閉閥V4設(shè)置在反應(yīng)室1的廢氣管道8中。該反應(yīng)室可以包含轉(zhuǎn)鼓。
文檔編號(hào)B01J4/00GK101405074SQ200780009592
公開(kāi)日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者J·巴貝, R·范博恩 申請(qǐng)人:喬治洛德方法研究和開(kāi)發(fā)液化空氣有限公司