《改性单体法合成长丝专用高压缩比聚四氟乙烯分散树脂的新工艺研究》

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项目背景:聚四氟乙烯用作工程塑料在化工、机械、电子、电器、军工、航天、环保和桥梁等国民经济领域中起到了举足轻重的作用。中国火力发电、钢铁、铝材、冶金、化工、垃圾焚烧等行业的烟气排放是对大气造成污染的主要原因,这些烟气的主要成分为烟尘、SO2、NO、HCl、CO、CO2,氟化物、水分等。一般情况下烟气的温度是140-240℃。用于这些烟气过滤的滤材必须具有优良的耐高温和耐化学腐蚀性,而聚四氟乙烯滤网可满足其性能要求。但是通常聚四氟乙烯由于分子量太低,所得PTFE制备滤网力学性能和孔隙率不佳,无法满足实际使用需求。仅有少部分企业垄断长丝专用超高分子量生产PTFE的技术,且大部分主要采取乳液聚合的方式开展;而常用的全氟辛酸类表面活性剂为环境污染物,难以生物降解且对环境存在毒害作用,各国政府都相继制定了限制使用的规定。亟需开发无污染环保型新工艺方法合成超高分子量PTFE以满足滤材环保领域的应用。

主要创新:采用复合改性单体和分步加入提高分散树脂分子量:乙烯基和丙烯基类改性单体竞聚率低,加入的量要达到一定值后才能参与共聚,使分子量增加,单独加入乙烯基类改性单体,使用量较大,会影响力学性能。由此,该项目在聚合初期先加入少量竞聚率高的乙烯基醚类单体,使分子量增加到4000万左右,然后释放压力,抽去剩余单体,然后加入另一改性单体继续反应直至聚合完成,结果得到粒径分布窄、分子量达到6000万的分散树脂,可有效降低糊状挤塑压力,提高压缩比,改善挤出收缩率,提高树脂的机械性能。采用环境友好的分散剂:常规聚四氟乙烯树脂分散生产需要用到全氟辛酸(PFOA)为散剂,但是PFOA有环境危害性,在美国和欧盟已经禁用,但是中国PFOA替代品技术研究较为滞后,很多国内中小企业因技术所限,仍然使用PFOA为分散剂。该项目采用环境友好的全氟烷氧基羧酸(全氟-2,5-二甲基-3,6-二氧杂壬酸铵)代替PFOA为分散剂,所得树脂的性能达到或超过用PFOA的产品。

推广应用情况:该项目已建立一条可年产2000吨长丝专业聚四氟乙烯的生产线1条,实现年产1500吨,2015年至2017年6月实现增加产值11425.4亿元,新增利润2373.08万元。项目执行期内,已申请发明专利3项,实用新型专利8项,获授权实用新型专利5项,发表论文3篇。新增就业150人,培训技术人员500人次。

行业技术进步作用:该项目的开展旨在采取改性单体法结合非全氟辛酸类表面活性剂,合成长丝专用高压缩比聚四氟乙烯分散树脂,并对其制备工艺进行探讨优化,最终获取成熟的生产长丝专用超高分子量PTFE的实验技术方案。有望打破该材料的、技术垄断和实现高附加值PTFE的环保制备。项目立足于三明产业现状,开发高附加值的聚四氟乙烯项目,突破地区行业局限,具有引领示范作用。

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