一种聚四氟乙烯分散树脂的凝聚方法与流程

本发明属于有机高分子化合物领域，具体涉及一种聚四氟乙烯乳液的聚合方法。

背景技术：

聚四氟乙烯因其具有优异的综合性能，如耐高低温、绝缘性能、低摩擦系数、耐腐蚀、耐老化、不粘性等，广泛应用于航空航天、机械制造、化工、医疗、电子电器等领域。四氟乙烯聚合工艺有两种：悬浮聚合和分散聚合，所得树脂分别为悬浮树脂和分散树脂。分散聚四氟乙烯树脂通过后处理过程，强烈机械搅拌进行乳液凝聚破乳，烘干得到分散树脂。

后处理凝聚过程中，常用的凝聚设备一般为带搅拌器的凝聚桶，该凝聚桶常为单层不锈钢设备，不具备温控功能，形状多为圆柱形或梅花型，通过在桶内壁上加装挡板来提高搅拌强度，缩短凝聚时间。在凝聚过程中，由于乳液温度和环境温度的差异，常导致凝聚过程中，乳液的温度变化，导致树脂中粒子团聚时，出现大量微粉组成，树脂的粒径范围较宽，影响后期加工过程。

专利CN103124763A公开了一种聚四氟乙烯细粉的制造方法，其特征是在凝聚过程中，加入表面活性剂，采用特殊的搅拌器进行凝聚过程，得到的树脂易于成型加工，其解决了超大粒径粒子的存在问题，但由于其凝聚过程中，采取的特殊形状的搅拌器，凝聚强度下降，凝聚时间延长，过程中乳液温度发生变化，微粉组成较多，树脂的粒径范围大，对加工过程中制品的稳定性有较大影响。

专利CN1942493A公开了一种改性聚四氟乙烯的制备方法，其特征是四氟乙烯单体与烯烃类共聚单体进行聚合，将得到的共聚乳液稀释至15％，经过强烈机械搅拌，得到分散树脂，该树脂虽然经过改性， 压缩比提高，但凝聚过程中，未对凝聚温度进行有效控制，树脂中存在微粉组成，粒径范围较宽，对加工制品的稳定性有较大影响。

专利CN101215347A公开了一种加工宽幅无油低密度生料带的聚四氟乙烯生产方法，其特征是在一定的工艺条件下，由四氟乙烯均聚得到聚四氟乙烯分散树脂乳液，经过后期凝聚烘干过程，得到产品，其伸长率高，适宜制作生料带，但其凝聚过程中，未提及对温度进行控制，凝聚得到树脂存在微粉组成，树脂粒径范围较宽，对加工制品的稳定性有较大影响。

技术实现要素：

针对现有的聚四氟乙烯凝聚技术所存在的问题，本发明提出一种干燥聚四氟乙烯的系统。

本发明进一步的目的是提出应用该干燥聚四氟乙烯的系统干燥聚四氟乙烯的方法。

实现上述目的的技术方案为：

一种聚四氟乙烯分散树脂的凝聚方法，是用去离子水将聚四氟乙烯聚合乳液稀释，放入到凝聚桶中，控制凝聚温度为15-20℃，保持凝聚过程中乳液温度恒定，加入电解质，所述电解质为碳酸铵或碳酸氢铵，在搅拌状态下进行凝聚。

其中，所述聚四氟乙烯聚合乳液为四氟乙烯均聚乳液或四氟乙烯与其它含氟烯烃的共聚乳液，所述含氟烯烃为六氟丙烯、偏氟乙烯、四氟乙烯、三氟氯乙烯、全氟乙基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基醚中的一种或多种。

其中，用去离子水将聚四氟乙烯聚合乳液稀释至固含量10-20％；聚四氟乙烯聚合乳液的体积占凝聚桶容积的70-95％。

优选地，其中用去离子水将聚四氟乙烯聚合乳液稀释至固含量12-14％；聚四氟乙烯聚合乳液的体积占凝聚桶容积的85-90％。

其中，所述凝聚温度控制为17-19℃。

进一步地，所述电解质的加入量为聚四氟乙烯聚合乳液干重的1-6％，凝聚的时间为20-30分钟，凝聚时搅拌器的转速为140-200转/分钟。

更优选地，所述电解质的加入量为聚四氟乙烯聚合乳液干重为1-3％。

针对本发明的凝聚方法，提出一种凝聚设备，所述凝聚设备具有圆柱形外壳，圆柱形外壳内放置正方体或长方体形状的凝聚桶，圆柱形外壳和凝聚桶之间的空间为通入冷却介质的夹套；凝聚桶内设置搅拌器，所述搅拌器上设置有二层或三层搅拌叶片；每一层的搅拌叶片之间夹角为90°，搅拌叶片与水平面的夹角为40-50°，每层的搅拌叶片都朝同一个方向倾斜。

其中，所述凝聚桶的横截面形状为正方形，凝聚桶高度与正方形边长的比值为1:1-1.5:1。

进一步地，所述凝聚桶的四角具有圆弧倒角，圆弧倒角的半径占边长的5-10％；所述凝聚桶和搅拌器为不锈钢材质。通常，搅拌器的电机安在凝聚桶底下。

本发明的有益效果在于：

本发明通过采用新型凝聚设备，维持凝聚乳液在凝聚时间内的温度相对稳定，减少温度变化对树脂粒径及团聚现象的影响，同时改变凝聚桶内壁形状，由常见的带挡板的圆形或梅花形改为类正方形，既增加凝聚过程的凝聚强度，又减少挡板对树脂粒子的破坏，缓解粒子团聚现象，并通过合理选择凝聚转速和电解质的加入量，缩短凝聚时间，提高生产效率，减少树脂粒子受损几率。

类正方体形的凝聚桶加工方便，可以一体成型，有更长的使用寿命。

附图说明

图1为本发明方法采用的聚四氟乙烯凝聚桶的结构图。

图2为凝聚桶内搅拌器的结构图。

图中，1为夹套，2为凝聚桶，3为搅拌叶片，4为搅拌轴，5为电机。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如无特别说明，实施例中所采用的手段均为本领域常规的技术手段。

实施例1：

参见图1和图2，用于凝聚的设备具有圆柱形外壳，圆柱形外壳内放置长方体形状的凝聚桶2，圆柱形外壳和凝聚桶之间的空间为通入冷却介质的夹套1；凝聚桶2内设置搅拌器，所述搅拌器上设置有二层3；每一层相邻的搅拌叶片3之间夹角为90°，搅拌叶片3与水平面的夹角为45°(见图2)，两层搅拌叶片倾斜方向一致。搅拌轴4连接减速器，减速器连接有电机5，本实施例中，电机5位于凝聚桶2底下。

凝聚桶2的横截面形状为正方形，凝聚桶高度与正方形的边长比值为1.2:1。凝聚桶2的四角具有圆弧倒角，倒角的圆弧半径为正方形边长的5％；凝聚桶2和搅拌器均为不锈钢材质。

一种聚四氟乙烯分散树脂的凝聚方法，步骤如下：

将均聚聚四氟乙烯分散树脂聚合乳液，使用去离子水稀释至固含量为14％，并控制温度为19℃，放入体积为1000L的本实施例所述的凝聚桶内，控制乳液体积为900L，并通过夹套温度控制系统，保持凝聚桶内物料温度为19℃，加入4kg碳酸铵，开启搅拌器，控制转速为200转/分钟，凝聚时间达到20分钟时，关闭搅拌器，完成乳液的凝聚过程，得到的物料进行干燥阶段。

干燥后树脂平均粒径为621μm，其中最小粒径为305μm，最大粒径为912μm。

实施例2

设备同实施例1，操作不同之处在于：稀释至固含量为12％，并控制温度为17℃，控制乳液体积为850L，并通过夹套温度控制系统， 保持凝聚桶内物料温度为17℃，加入1.35kg碳酸铵，搅拌器控制转速为140转/分钟，凝聚时间达到30分钟时，关闭搅拌器，完成乳液的凝聚过程，得到的物料进行干燥阶段。

干燥后树脂平均粒径为501μm，其中最小粒径为220μm，最大粒径为832μm。

实施例3

设备同实施例1，操作的不同之处为：稀释至固含量为10％，并控制温度为19℃，控制乳液体积为750L，并通过夹套温度控制系统，保持凝聚桶内物料温度为19℃，加入1.35kg碳酸铵，搅拌器控制转速为180转/分钟，凝聚时间达到25分钟时，关闭搅拌器，完成乳液的凝聚过程，得到的物料进行干燥阶段。

干燥后树脂平均粒径为572μm，其中最小粒径为290μm，最大粒径为902μm。

实施例4

设备同实施例1，操作不同之处为：释至固含量为15％，并控制温度为18℃，控制乳液体积为850L，并通过夹套温度控制系统，保持凝聚桶内物料温度为18℃，加入4kg碳酸铵，搅拌器控制转速为160转/分钟，凝聚时间达到20分钟时，关闭搅拌器，完成乳液的凝聚过程，得到的物料进行干燥阶段。

干燥后树脂平均粒径为592μm，其中最小粒径为320μm，最大粒径为882μm。

实施例5

设备同实施例1，操作的不同之处为采用四氟乙烯与六氟丙烯共聚乳液进行凝聚过程。

干燥后树脂平均粒径为552μm，其中最小粒径为210μm，最大粒径为843μm。

实施例6

不同之处为采用四氟乙烯与全氟丙基乙烯基醚共聚乳液进行凝聚过程。设备和其他操作步骤同实施例2，

干燥后树脂平均粒径为497μm，其中最小粒径为232μm，最大粒径为783μm。

对比例1

将均聚聚四氟乙烯分散树脂聚合乳液，使用去离子水稀释至固含量为15％，并控制温度为19℃，放入体积为1000L的圆柱形凝聚桶内，控制乳液体积为900L，加入4kg碳酸铵，开启搅拌器，控制转速为200转/分钟，凝聚时间达到30分钟时，关闭搅拌器，完成乳液的凝聚过程，得到的物料进行干燥阶段。

干燥后树脂平均粒径为621μm，其中最小粒径为105μm，最大粒径为1132μm，其树脂粒径范围大于本发明所得树脂粒径范围，树脂中存在大颗粒团聚现象。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。