聚四氟乙烯(PTFE)分散树脂是通过将四氟乙烯(TFE)单体在含有分散剂(如全氟辛酸胺)的水中聚合生成初级粒子,然后凝聚成细粉颗粒而得到的。这种细粉颗粒的直径约为0.2~0.4 μm,因此也被称为PTFE细粉(Fine Powder)。
与悬浮树脂相比,PTFE分散树脂具有更高的分子质量和结晶度,结晶度可达96%~98%。最大的区别在于PTFE分散树脂具有成纤性(Fibrillate),在剪切力的作用下,PTFE细粉颗粒之间能够形成一定强度的丝网结构。为了保持纤维结构并减少阻力,必须在树脂中添加一定量的助挤剂(起润滑作用)。通常使用液态烃类助挤剂与PTFE细粉混合均匀成糊状物,然后通过模压成型坯(预成型物)。最后,将该型坯放入推压机的料腔内施加一定的推力,以恒速通过口模成为所需形状的推压半制品。这个过程也被称为糊膏挤出成型(Paste extrusion)。
PTFE悬浮树脂的主要生产工艺包括聚合、捣碎、洗涤和干燥等工序。通过控制工艺参数,可以生产适用于不同工况条件下的悬浮细粉、中粒、造粒、微粉、预烧结料以及其他新产品。此外,根据树脂的清洁度或其他要求,可以进一步划分树脂的品级。
工业上通常采用悬浮聚合法或乳液聚合法来生产PTFE悬浮树脂。
1. 单体四氟乙烯的制备
工业上可以使用氯仿作为原料,通过无水氢氟酸使氯仿氟化。反应温度通常在65℃以上,并使用五氯化锑作为催化剂。最后,通过热裂法制得四氟乙烯。另外,也可以使用锌在高温下与四氟二氯乙烷反应来制得四氟乙烯。
2. 聚四氟乙烯的制备
在搪瓷或不锈钢聚合釜中,以水为介质,过硫酸钾为引发剂,全氟羧酸铵盐为分散剂,氟碳化合物为稳定剂,通过氧化还原聚合的方法来制备聚四氟乙烯。将各种助剂加入反应釜中,四氟乙烯单体以气相进入聚合釜,调节釜内温度至25℃,然后加入一定量的活化剂(偏重亚硫酸钠),通过氧化还原体系进行引发聚合。聚合过程中不断补加单体,保持聚合压力在0.49~0.78MPa之间。聚合后所得到的分散液用水稀释至一定浓度,并调节温度到15~20℃。通过机械搅拌凝聚后,经过水洗和干燥,即可得到细粒状的PTFE分散树脂。