在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法及設備的製作方法
2023-06-10 20:09:01 1
在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法及設備的製作方法
【專利摘要】本發明公開了在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法，包括以下步驟：A.將純水、表面活性劑、助表面活性劑、液態含氟單體以及光引發劑在反應容器內充分混合，形成含氟單體和水組成的O/W微乳液；B.將步驟A形成的O/W微乳液置於紫外線燈下照射，引發聚合反應，生成微乳液形態的含氟聚合物，未聚合的液態含氟單體在反應熱的作用下轉化為氣態含氟單體；C.將步驟B中生成微乳液形態的含氟聚合物和氣態含氟單體分離，將所述氣態含氟單體回收循環使用。本發明還公開了使用上述方法製備含氟聚合物的設備。本發明的優點和有益效果在於：聚合速度快，可低溫引發聚合，聚合反應安全性高，反應設備簡單，投資少，生產成本低，產品性能優越。
【專利說明】在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法及設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及化工領域，特別涉及在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法及設備。【背景技術】
[0002]若兩種或兩種以上互不相溶的液體經混合乳化後，分散液滴的直徑在5nm~IOOnm之間，則該體系稱為微乳液。微乳液為透明分散體系，其形成與膠束的加溶作用有夫，又稱為「被溶脹的膠束溶液」或「膠束乳液」。通常由油、水、表面活性剤、助表面活性劑和電解質等組成的透明或半透明的液狀穩定體系。分散相的質點小於0.1y m，甚至小到數十埃。其特點是分散相質點大小在0.01~0.1 U m間，質點大小均勻，顯微鏡不可見；質點呈球狀；微乳液呈半透明至透明，熱力學穩定，如果體系透明，流動性良好，且用離心機100g的離心加速度分離五分鐘不分層即可認為是微乳液；與油、水在一定範圍內可混溶。分散相為油、分散介質為水的體系稱為0/W型微乳狀液，反之則稱為W/0型微乳狀液。0/W型微乳液聚合的特徵是聚合反應的場所不是增溶膠束，而是乳化單體液滴，種核的生成以及粒子的成長，均在單體液滴內發生；聚合物粒子的平均粒徑與初始單體液滴的直徑基本相同。自1980年stoffer等首次報導以微乳液為聚合介質以來，微乳液聚合作為乳液聚合的ー個重要分支已引起了人們的高度重視。微乳液聚合反應平穩、快速，反應過程無須攪拌，因此設備簡單，安全可靠；聚合產物是粒徑極小、單分散性較好、穩定性高的高分子微乳膠，經過處理後可得到相對分子量高、分布窄的聚合物；對於提高聚合物的各項性能有十分重要的現實意義；微乳液聚合的應用前景非常廣闊。
[0003]現有技術中也有微乳液聚合聚全氟こ丙烯和由六氟丙烯、四氟乙烯、三氟丙烯三元聚合微乳液的方法，但是，存在以下問題:1、將氣相単體直接通入聚合釜內，或者是氣相聚合後的物料「混入」已形成的微乳液中，或者是氣相物料溶解於微乳液中的聚合反應，但並非是真正意義上的微乳液聚合；而且，在聚合釜內由於氣相単體的聚集，存在爆聚的危險性；2、使用自由基引發劑引發聚合，其聚合溫度較高；3、在聚合反應過程中需要不斷補加単體和引發劑。
【發明內容】
[0004]為了解決上述問題，本發明提供一種在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法。本發明要解決的技術問題是:現有技術聚合速度慢，引發聚合溫度高，聚合反應危險性大，反應設備複雜，投資高、生產成本高。為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為:在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法，其特徵在於:包括以下步驟:
[0005]A.將純水、表面活性剤、助表面活性剤、液態含氟單體以及光引發劑在反應容器內充分混合，形成含氟單體和水組成的0/W微乳液；
[0006]B.將步驟A形成的0/W微乳液置於紫外線燈下照射，引發聚合反應，生成微乳液形態的含氟聚合物，未聚合的液態含氟單體在反應熱的作用下轉化為氣態含氟單體；
[0007]C.將步驟B中生成微乳液形態的含氟聚合物和氣態含氟單體分離，將所述氣態含氟單體回收循環使用。
[0008]上述方案中，所述含氟單體為四氟乙烯、六氟丙烯、三氟丙烯、三氟氯乙烯、偏氟こ烯、氟乙烯、六氟異丁烯、全氟乙烯基醚中的ー種或幾種的混合物，或者為乙烯或丙烯與四氟乙烯、六氟丙烯、三氟丙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、六氟異丁烯、全氟乙烯基醚中的至少ー種的混合物。
[0009]上述方案中，所述表面活性劑為非離子型表面活性劑；所述助表面活性劑為低碳鏈醇；所述光引發劑選自羥甲基安息香、安息香衍生物、4-苯甲醯-1，3-二氧戊環衍生物、聯苯醯酮縮醇、a, a-二烷氧基苯こ酮、a -氨基苯こ酮、2，4，6_三甲基苯甲醯二苯基磷化氫氧化物中的任何ー種。
[0010]上述方案中，所述步驟B中聚合溫度為32°C~23°C。
[0011]上述方案中，所述步驟B中聚合壓カ為3.92MPa~4.42MPa。
[0012]上述方案中，所述步驟B中聚合時間為I~60分鐘。
[0013]上述方案中，所述紫外線燈發射光線的主波峰為480nm~300nm。
[0014]本發明還公開了在微乳液形態下製備含氟聚合物的設備:包括微通道反應裝置、紫外線燈、氣液分離裝置、以及將所述微通道反應裝置和氣液分離裝置連接起來輸送反應物料的管道，所述微通道反應裝置內設有反應熱冷卻器，所述氣液分離裝置設有微乳液排出口和單體氣體排出ロ，所述紫外線燈設置於微通道反應裝置上方。
[0015]上述方案中，所述微通道反應裝置為單個微通道反應器，或者兩個以上微通道反應器通過串聯或並聯組成的微通道反應器組；所述微通道反應器包括混合段和聚合段，所述紫外線燈設置於聚合段的`上方；所述聚合段為玻璃或者石英材質。
[0016]上述方案中，所述微通道反應器的深度和寬度為0.liim~100iim。
[0017]本發明提供了在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法和設備，本發明的優點和有益效果在幹:聚合速度快，可低溫引發聚合，聚合反應安全性高，反應設備簡單，投資少，生產成本低，產品性能優越。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發明設備的結構示意圖。
[0020]圖中:1、微通道反應器11、微通道反應器的混合段12、微通道反應器的聚合段2、氣液分離裝置21、氣液分離裝置的微乳液排出ロ 22、氣液分離裝置的單體氣體排出ロ 3、紫外線燈
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進ー步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。
[0022]如圖1所示，本發明的設備包括:包括微通道反應器1、紫外線燈3、氣液分離裝置2、以及將所述微通道反應器I和氣液分離裝置2連接起來輸送反應物料的管道；微通道反應器I包括混合段11和聚合段12，紫外線燈2設置於微通道反應器聚合段12的上方，微通道反應器I的聚合段12的出料ロ通過管道與氣液分離器裝置2的進料ロ相連接，氣液分離裝置2設有微乳液排出ロ 21和單體氣體排出ロ 22。實施例中使用的紫外線燈為毛細管超高壓水銀燈，其所發光線的主波峰為300nm~480nm。
[0023]實施例1
[0024]反應物的種類、名稱及重量如下表:
[0025]
【權利要求】
1.在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法，其特徵在於:包括以下步驟: A.將純水、表面活性剤、助表面活性剤、液態含氟單體以及光引發劑在反應容器內充分混合，形成含氟單體和水組成的0/W微乳液； B.將步驟A形成的0/W微乳液置於紫外線燈下照射，引發聚合反應，生成微乳液形態的含氟聚合物，未聚合的液態含氟單體在反應熱的作用下轉化為氣態含氟單體； C.將步驟B中生成微乳液形態的含氟聚合物和氣態含氟單體分離，將所述氣態含氟單體回收循環使用。
2.根據權利要求1所述的在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法，其特徵在於，所述含氟單體為四氟乙烯、六氟丙烯、三氟丙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、六氟異丁烯、全氟乙烯基醚中的ー種或幾種的混合物，或者為乙烯或丙烯與四氟乙烯、六氟丙烯、三氟丙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙 烯、氟乙烯、六氟異丁烯、全氟乙烯基醚中的至少ー種的混合物。
3.根據權利要求1所述的在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法，其特徵在於，所述表面活性劑為非離子型表面活性劑；所述助表面活性劑為低碳鏈醇；所述光引發劑選自羥甲基安息香、安息香衍生物、4-苯甲醯-1，3-二氧戊環衍生物、聯苯醯酮縮醇、a，a-二烷氧基苯こ酮、a -氨基苯こ酮、2，4，6-三甲基苯甲醯二苯基磷化氫氧化物中的任何ー種。
4.根據權利要求1所述的在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法，其特徵在於，所述步驟B中聚合溫度為32°C~23°C。
5.根據權利要求1所述的在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法，其特徵在於，所述步驟B中聚合壓カ為3.92MPa~4.42MPa。
6.根據權利要求1所述的在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法，其特徵在於，所述步驟B中聚合時間為I~60分鐘。
7.根據權利要求1~6任一所述的在微乳液形態下製備含氟聚合物的方法，其特徵在於，所述紫外線燈發射光線的主波峰為480nm~300nm。
8.在微乳液形態下製備含氟聚合物的設備，其特徵在於，包括微通道反應裝置、紫外線燈、氣液分離裝置、以及將所述微通道反應裝置和氣液分離裝置連接起來輸送反應物料的管道，所述微通道反應裝置內設有反應熱冷卻器，所述氣液分離裝置設有微乳液排出口和單體氣體排出ロ，所述紫外線燈設置於微通道反應裝置上方。
9.根據權利要求8所述的在微乳液形態下製備含氟聚合物的設備，其特徵在於，所述微通道反應裝置為單個微通道反應器，或者兩個以上微通道反應器通過串聯或並聯組成的微通道反應器組；所述微通道反應器包括混合段和聚合段，所述紫外線燈設置於聚合段的上方；所述聚合段為玻璃或者石英材質。
10.根據權利要求9所述的在微乳液形態下製備含氟聚合物的設備，其特徵在於，所述微通道反應器的深度和寬度為0.1 ii m~100 ii m。
【文檔編號】C08F2/48GK103554318SQ201310495146
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月21日 優先權日:2013年10月21日
【發明者】應盛榮, 姜戰, 應悅 申請人:應悅