[发明专利]聚三氟氯乙烯树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于含氟高分子材料的制备技术领域，具体涉及一种聚三氟氯乙烯树脂的制备方法。

背景技术

聚三氟氯乙烯树脂(PCTFE)是一种具有高附加值和高性能的热塑性塑料。作为一种高端产品，它常常用在其它材料无法适用的恶劣环境下。与液氧、液氮和液化天然气接触时，PCTFE具有突出的防脆性能，优异的气体阻隔特点，且不受紫外线和伽马射线的辐照影响。在制冷剂中，PCTFE具有突出的耐蠕变特色，因此可以用于接触制冷剂的负荷轴承部分。

PCTFE可以通过注塑、挤出、模压和传递模压等常用工艺进行加工。PCTFE主要用于制作超冷制冷设备零件、阀(阀座、阀杆和密封件)、密封材料(盖、O形圈、V形圈和特殊结构密封件)、压缩机和泵的零件、食品和药物包装膜、衬垫和轴承以及普通异形件等。

PCTFE是最早开发并商业化生产的热塑性氟塑料。1937年德国的法本工业公司(I.G.Farbenindustrie)首先报告了PCTFE的制备。1946年美国正式建成PCTFE的生产装置并投产，用于核工业。1957年美国明尼苏达矿业机械公司(3M)开始以“KeI-F”商标大量出售PCTFE。

PCTFE是由三氟氯乙烯(CTFE)为原料聚合而成的，为了获得足够分子量的PCTFE以满足实际应用的需要，通常采用氧化还原引发体系在0～60℃下进行聚合，该引发体系的氧化剂为过硫酸盐或有机过氧化物，而还原剂为亚硫酸氢钠或偏重亚硫酸钠，实际聚合反应往往超过30小时，三氟氯乙烯转化率60～90％，所得到的PCTFE尽管失强温度超过260℃(说明具有较高分子量)，但是分子链上存在不稳定端基，在加工温度240～280℃下容易降解，导致性能恶化和严重变色。

美国专利US2613202、US2689241和US5453477均公开了PCTFE的制备，在氧化还原引发体系中添加过渡金属离子如铁离子作为促进剂以缩短聚合反应时间，但是实际聚合时间仍达到20小时，而且过渡金属离子的引入更加加剧了PCTFE在高温下的降解。

美国专利US2751376、US2902477和US3045000采用溶剂-强氧化剂或臭氧或氯气对PCTFE粉末进行处理，能够显著改善PCTFE在加工温度240～280℃下的耐热性能，但是，这些处理工艺均难以进行工业化应用，且污染严重。

PCTFE制备过程中的聚合时间长、三氟氯乙烯的转化率低和所得到的PCTFE的可加工性差，例如在240-280℃下易降解变色既是目前业界普遍关注的并且一直希望解决的技术问题，同时也是制约PCTFE得以工业化生产的瓶颈。近年来，鉴于我国对PCTFE用量的显著增加和用途的不断扩展以及物理性能的日益严苛(要求在240-280℃范围内保持不降解和不变色)，因此，有必要从产业自主的角度出发进一步探索更为合理的PCTFE的制备工艺，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于缩短聚合时间和有利于提高三氟氯乙烯的转化率而藉以满足工业化生产要求以及能保障PCTFE在加工温度为240-280℃范围不降解和不变色而藉以体现产品的可加工性的聚三氟氯乙烯树脂的制备方法。

本发明的任务是这样来完成的，一种聚三氟氯乙烯树脂的制备方法，其是先对聚三氟氯乙烯纯化处理，然后以去离子水为介质，在表面活性剂的存在下采用引发剂引发三氟氯乙烯聚合反应，得到聚三氟氯乙烯树脂。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的三氟氯乙烯、去离子水、表面活性剂和引发剂的重量份比为100∶250-1000∶0.02-2∶0.1-2。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的纯化处理的处理方式为采用吸附方式和洗涤方式中的的任意一种方式去除所述三氟氯乙烯中的杂质。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的吸附方式为使用活性炭、分子筛或多孔硅胶吸附去除三氟氯乙烯中的杂质；所述的洗涤方式为采用碱性溶液洗涤去除三氟氯乙烯中的杂质。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述的碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述的氢氧化钠和氢氧化钾溶液的质量百分比浓度各为1-15％。

在本发明的还一个具体的实施例中，所述的表面活性剂为全氟表面活性剂或部分氟化表面活性剂。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的全氟表面活性剂为全氟烷基羧酸盐、全氟烷基磺酸盐或全氟烷基氧杂羧酸盐；所述的部分氟化表面活性剂为全氟烷氧基苯磺酸盐。