紫外線製備ptfe超細粉的方法
2023-12-08 04:05:36
專利名稱：紫外線製備ptfe超細粉的方法
技術領域：
本發明涉及聚四氟乙烯超細粉的製備方法，具體而言，涉及紫外線輻照聚四氟乙烯製備聚四氟乙烯超細粉的方法。
背景技術：
聚四氟乙烯超細粉要求平均粒徑小於5 μ m,比表面大於10m2/g，摩擦係數0.06
0.07，潤滑性好，能很好地分散在許多材料中。可用作塑料、橡膠、油墨、塗料、潤滑油脂的防黏、減摩、阻燃添加劑，也可作乾性潤滑劑製成氣溶膠等。聚四氟乙烯超細粉比表面積是非常重要的，聚四氟乙烯超細粉比表面積研究和相關數據報告中，只有採用BET方法檢測出來的結果才是真實可靠的，因為國內外製定出來的比表面積測定標準都是以BET測試方法為基礎的，請參考(GB.T19587-2004)-氣體吸附BET原理測定固態物質比表面積的方法。比表面積測試有專用的比表面積測試儀，國內比較成熟的是動態氮吸附法，現有國產儀器中大多數還 只能進行直接對比法。PTFE微粉產品純度100 %，分子量低於I萬以下，粒徑在0.5-15 μ m的PTFE微粉系列，不僅保持著聚四氟乙烯原有的所有優良性能，還具有許多獨特的性能:如無自凝聚性、無靜電效應、相溶性好、分子量低、分散性好、自潤滑性高、摩擦係數降低明顯等等。聚四氟乙超細微粉可以單獨作固體潤滑劑使用，也可以作為塑料、橡膠、塗料、油墨、潤滑油、潤滑脂等的添加劑。與塑料或橡膠混合時可用各種典型的粉末加工方法，如共混等，加入量為5 20 %，在油和油脂中添加聚四氟乙烯微粉，可降低摩擦係數，只要加百分之幾，就可提高潤滑油的壽命。其有機溶劑分散液還可作脫模劑。聚四氟乙烯的耐輻射性能較差(IOOOGy)，受高能輻射後引起降解，所以一般利用電子束、Co-60 Y射線輻照聚四氟乙烯原料，然後再通過氣流粉碎器將輻照過的聚四氟乙烯原料粉碎成粒徑較小的聚四氟乙烯超細粉。但是，利用電子束、Co-60 Y射線輻射設備輻照的生產成本很高，而高標準的安全防護需要，進一步增加了生產成本。因此，市場迫切的需要一種既能高效的生產聚四氟乙烯超細粉，又能夠有效降低成本的生產技術。
發明內容
本發明的目的在於，提供了一種紫外線製備PTFE超細粉的方法，所述方法既能高效地生產聚四氟乙烯超細粉，又能明顯降低生產成本。上述的紫外線製備PTFE超細粉的方法，其步驟包含:I)將乾燥地聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝後置於液氮中，急冷後取出；2)將所述急冷處理後的聚四氟乙烯原料用粉碎機進行粉碎，粉碎後粒徑為100-1000 μ m ；3)將所述粉碎後的聚四氟乙烯原料放到紫外線輻照箱的平臺上的託盤中，所述託盤中聚四氟乙烯原料的厚度為200mm-300mm ；
4)密閉所述紫外線輻照箱，並開啟紫外線發生裝置，連續輻照10-14小時；5)輻照完畢後，打開上述紫外線輻照箱的排氣機構，將輻照過程中產生的廢氣排出；6)打開所述紫外線輻照箱，取出上述託盤，並將輻照後的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統，經過充分粉碎，得到粒徑在0.2-5 μ m的聚四氟乙烯超細粉。進一步地，所述紫外線輻照箱的箱體內頂部設有紫外線發生裝置，且紫外線輻照箱的箱體內底部為一平臺，所述紫外線輻照箱一側設有箱門，且在箱體上設置有至少I個排氣機構。進一步地，所述紫外線發生裝置包括4個或5個無極燈，所述無極燈為400W，波長為 184.9nm 或 253.7nm。進一步地，所述排氣機構在輻照過程中為密閉狀態，在輻照結束後為開啟狀態。進一步地，所述氣流粉碎系統包含氣流粉碎機，所述氣流粉碎機包含氣流噴嘴、粉碎腔，壓縮空氣通過噴嘴高速噴射入粉碎腔，在多股高壓氣流的交匯點處，經輻照過的所述聚四氟乙烯原料被反覆碰撞、磨擦、剪切而粉碎。進一步地，所述氣流粉碎系統還包含:旋風分離器、除塵器和引風機； 所述氣流粉碎機還包含分級區，在粉碎腔粉碎後的聚四氟乙烯在引風機作用下運動至分級區，在分級輪作用下，使聚四氟乙烯顆粒按粒度大小分離，符合粒度要求的細顆粒通過分級輪進入旋風分離器或除塵器進行收集，旋風分離器收集細顆粒中的較粗顆粒，少部分超細顆粒由除塵器收集，不符合粒度要求的粗顆粒下降至粉碎腔繼續粉碎。進一步地，所述氣流粉碎機的氣流噴嘴為拉瓦爾噴嘴。進一步地，所述氣流粉碎機具有乾燥過濾裝置，所述乾燥過濾裝置位於噴嘴前。採用上述技術方案，本發明採用紫外線輻照處理聚四氟乙烯啊，比採用電子加速器處理，成本降低，可以達到甚至超過採用電子加速器或Co-60 Y射線輻射處理的效果，既能高效的生產聚四氟乙烯超細粉，又能夠有效降低成本的生產技術，且安全性能遠遠優於其他兩種處理方法。
具體實施例方式為子使本發明目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。本發明所提供的製備聚四氟乙烯超細粉的方法，主要包含以下步驟:I)將乾燥地聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝後置於液氮中，急冷後取出，使聚四氟乙烯原料更易於粉碎；2)將所述低溫處理後的聚四氟乙烯原料用粉碎機進行粉碎(粉碎前需要拆除耐低溫容器)，粉碎成粒徑為100-1000 μ m的顆粒，盛放至託盤中，所述託盤中聚四氟乙烯原料的厚度為200mm-300mm ；3)將所述盛放著粉碎後的聚四氟乙烯原料的託盤放置於紫外線輻照箱的平臺上；所述的紫外線輻照箱優選為箱體內頂部設有紫外線發生裝置，且紫外線輻照箱的箱體內底部為一平臺，所述紫外線輻照箱一側設有箱門，用於取出或放置託盤，且在箱體上設置有至少I個排氣機構，用於排出輻照過程中產生的廢氣等。4)密閉所述紫外線輻照箱，並開啟紫外線發生裝置，連續輻照10-14小時。紫外線發生裝置優選為採用4至5個無極燈實現，無極燈優選為400W，且無極燈的波長為184.9nm或 253.7nm ；5)在輻照完畢後，打開上述紫外線輻照箱的排氣機構，將輻照過程中產生的廢氣排出；6)打開所述紫外線輻照箱，取出上述託盤，並將輻照後的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統，經過充分粉碎後，得到粒徑在0.2-5 μ m的聚四氟乙烯超細粉。其中，所述紫外線輻照箱優選為外形尺寸約為2000X 10000X IOOOmm的箱子，紫外線發生裝置安裝在箱體內頂部，箱體內底部為一平臺，紫外線輻照箱側面設置有門(可打開放置和取出物料)，在箱體頂部、側面或底部具有至少I個排氣機構。需要特別注意的是:所述排氣機構優選在輻照過程中是密閉狀態，在輻照結束後為開啟狀態，且排氣機構連通廢氣處理裝置，可以有效避免輻照過程中產生的氣體汙染環境。
其中，所述氣流粉碎系統包含氣流粉碎機，所述氣流粉碎機包含氣流噴嘴、粉碎腔，壓縮空氣通過噴嘴高速噴射入粉碎腔，在多股高壓氣流的交匯點處，經輻照過的所述聚四氟乙烯原料被反覆碰撞、磨擦、剪切而粉碎。所述氣流粉碎系統還可以包括旋風分離器、除塵器和引風機。所述氣流粉碎機優選為具有氣流噴嘴、粉碎腔(粉碎區)、分級區。壓縮空氣通過噴嘴高速噴射入粉碎腔，形成多股交叉的高壓氣流，在多股高壓氣流的交匯點處，經輻照過的聚四氟乙烯原料被反覆碰撞、磨擦、剪切而粉碎，粉碎後的聚四氟乙烯在引風機抽力作用下隨上升氣流運動至分級區，在高速旋轉的分級渦輪產生的強大離心力作用下，根據粗細度(粒徑大小)使聚四氟乙烯顆粒分離，符合粒度要求(小於5μπι)的細顆粒通過分級輪進入除塵器或旋風分離器收集，旋風分離器收集細顆粒中的較粗顆粒，少部分超細顆粒由除塵器收集，粗顆粒下降至粉碎腔繼續粉碎。所述氣流粉碎機的氣流噴嘴優選採用拉瓦爾噴嘴，還可以在噴嘴前安置過濾乾燥裝置。實施例一一種紫外線製備PTFE超細粉的方法，包括下列步驟:I)急冷處理:將乾燥地聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝後置於液氮中，急冷後取出，使聚四氟乙烯原料更易於粉碎；2)初步粉碎:將所述低溫處理後的聚四氟乙烯原料(需要從步驟I)中的低溫容器中取出)用粉碎機進行粉碎，粉碎粒徑為IOO-1OOOym ;3)將所述粉碎後的聚四氟乙烯原料放到紫外線輻照箱的平臺上的託盤中，所述託盤中聚四氟乙烯原料的厚度為200mm-300mm ；4)紫外線輻照:密閉所述紫外線輻照箱，並開啟箱子頂部的4個紫外線準分子燈(400W，且波長分別為 184.9nm、184.9nm、184.9nm、253.7nm)，連續輻照 10 小時；5)排氣:在輻照完畢後，打開上述紫外線輻照箱的排氣機構，將輻照過程中產生的廢氣排出，排出的廢氣進入廢氣回收處理裝置進行後處理；
6)氣流粉碎:打開紫外線輻照箱一側設置的箱門，取出託盤，並將輻照後的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統充分粉碎，即可得到粒徑在0.2-5 μ m的聚四氟乙烯超細粉。實施例二一種紫外線製備PTFE超細粉的方法，包括下列步驟:I)急冷處理:將乾燥地聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝後置於液氮中，急冷後取出，使聚四氟乙烯原料更易於粉碎；2)初步粉碎:將所述低溫處理後的聚四氟乙烯原料用粉碎機進行粉碎，粉碎後粒徑為 IOO-1OOOym ；3)將所述粉碎後的聚四氟乙烯原料放到紫外線輻照箱的平臺上的託盤中，所述託盤中聚四氟乙烯原料的厚度為200mm-300mm ；4)紫外線輻照:密閉所述紫外線輻照箱，並開啟箱子頂部的5個低壓汞燈(400W，且波長均為253.7nm)，連續輻照12小時；5)排氣:在輻照完畢後，打開上述紫外線輻照箱的排氣機構，將輻照過程中產生的廢氣排出；
6)氣流粉碎:打開所述紫外線輻照箱，取出上述託盤，並將輻照後的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統，經過充分粉碎即可得到粒徑在0.2-5 μ m的聚四氟乙烯超細粉。上述粉碎過程包括氣流粉碎和成品收集，氣流粉碎由氣流粉碎機和引風機等實現，具體為氣流粉碎系統包含氣流粉碎機、旋風分離器、除塵器和引風機。所述氣流粉碎機具有氣流噴嘴、粉碎腔、分級區，壓縮空氣通過噴嘴高速噴射到粉碎腔，在多股高壓氣流的交匯點處經輻照過的所述聚四氟乙烯原料被反覆碰撞、磨擦、剪切而粉碎，粉碎後的聚四氟乙烯在引風機抽力作用下隨上升氣流運動至分級區，在高速旋轉的分級渦輪產生的強大離心力作用下，使粗細聚四氟乙烯顆粒分離，符合粒度要求的細顆粒進入旋風分離器或除塵器收集，旋風分離器收集細顆粒中的較粗顆粒，少部分超細顆粒由除塵器收集，粗顆粒下降至粉碎區繼續粉碎。實施例三一種紫外線製備PTFE超細粉的方法，包括下列步驟:I)急冷處理:將乾燥地聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝後置於液氮中，急冷後取出，使聚四氟乙烯原料更易於粉碎；2)初步粉碎:將所述低溫處理後的聚四氟乙烯原料用粉碎機進行粉碎，粉碎粒徑為 IOO-1OOOym ；3)將所述粉碎後的聚四氟乙烯原料放到紫外線輻照箱的平臺上的託盤中，所述託盤中聚四氟乙烯原料的厚度為200mm-300mm ；4)紫外線輻照:密閉所述紫外線輻照箱，並開啟箱子頂部的4個300W的強紫外線高壓水銀燈，連續輻照14小時；5)排氣:在輻照完畢後，打開上述紫外線輻照箱的排氣機構，將輻照過程中產生的廢氣排出；6)氣流粉碎:打開所述紫外線輻照箱，取出上述託盤，並將輻照後的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統，經過充分粉碎即可得到粒徑在0.2-5 μ m的聚四氟乙烯超細粉。上述氣流粉碎系統包含氣流粉碎機、旋風分離器、除塵器和引風機。
所述氣流粉碎機具有氣流噴嘴、粉碎腔、分級區，壓縮空氣通過噴嘴高速噴射到粉碎腔，在多股高壓氣流的交匯點處經輻照過的所述聚四氟乙烯原料被反覆碰撞、磨擦、剪切而粉碎，粉碎後的聚四氟乙烯在引風機抽力作用下隨上升氣流運動至分級區，在高速旋轉的分級渦輪產生的強大離心力作用下，使粗細聚四氟乙烯顆粒分離，符合粒度要求的細顆粒進入旋風分離器或除塵器收集，旋風分離器收集細顆粒中的較粗顆粒，少部分超細顆粒由除塵器收集，粗顆粒下降至粉碎區繼續粉碎。實施例四一種紫外線製備PTFE超細粉的方法，包括下列步驟:I)急冷處理:將乾燥地聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝後置於液氮中，急冷後取出，使聚四氟乙烯原料更易於粉碎；2)初步粉碎:將所述低溫處理後的聚四氟乙烯原料用粉碎機進行粉碎，粉碎粒徑為 IOO-1OOOym ；3)將所述粉碎後的聚四氟乙烯原料放到紫外線輻照箱的平臺上的託盤中，所述託盤中聚四氟乙烯原料的厚度為200mm-300mm ；4)紫外線輻照:密閉所述紫外線輻照箱，並開啟箱子頂部的5個400W波長設定為184.9nm的無極燈,連續福照12小時； 5)排氣:在輻照完畢後，打開上述紫外線輻照箱的排氣機構，將輻照過程中產生的廢氣排出；6)氣流粉碎:打開所述紫外線輻照箱，取出上述託盤，並將輻照後的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統，經過充分粉碎即可得到粒徑在0.2-5 μ m的聚四氟乙烯超細粉。上述氣流粉碎系統包含氣流粉碎機、旋風分離器、除塵器和引風機。所述氣流粉碎機具有拉瓦爾噴嘴、粉碎腔、分級區，壓縮空氣通過噴嘴高速噴射入粉碎腔，在多股高壓氣流的交匯點處經輻照過的所述聚四氟乙烯原料被反覆碰撞、磨擦、剪切而粉碎，粉碎後的聚四氟乙烯在引風機抽力作用下隨上升氣流運動至分級區，在高速旋轉的分級渦輪產生的強大離心力作用下，使粗細聚四氟乙烯顆粒分離，符合粒度要求的細顆粒進入旋風分離器或除塵器收集，旋風分離器收集細顆粒中的較粗顆粒，少部分超細顆粒由除塵器收集，粗顆粒下降至粉碎區繼續粉碎。本實施例中採用無極燈由於無電極啟動快，且可以避免啟動時的壓降損耗，使用壽命較長，可達5-6年的使用壽命,使本方法的成本更低。實施例五一種紫外線製備PTFE超細粉的方法，包括下列步驟:I)急冷處理:將乾燥地聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝後置於液氮中，急冷後取出，使聚四氟乙烯原料更易於粉碎；2)初步粉碎:將所述低溫處理後的聚四氟乙烯原料用粉碎機進行粉碎，粉碎粒徑為 IOO-1OOOym ；3)將所述粉碎後的聚四氟乙烯原料放到紫外線輻照箱的平臺上的託盤中，所述託盤中聚四氟乙烯原料的厚度為200mm-300mm ；4)紫外線輻照:密閉所述紫外線輻照箱，並開啟箱子頂部的4個400W波長設定為253.7nm的無極燈，連續輻照14小時；
5)排氣:在輻照完畢後，打開上述紫外線輻照箱的排氣機構，將輻照過程中產生的廢氣排出；6)氣流粉碎:打開所述紫外線輻照箱，取出上述託盤，並將輻照後的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統，經過充分粉碎即可得到粒徑在0.2-5 μ m的聚四氟乙烯超細粉。上述氣流粉碎系統包含氣流粉碎機、旋風分離器、除塵器和引風機。所述氣流粉碎機具有氣流噴嘴、粉碎腔、分級區，壓縮空氣通過噴嘴前的過濾乾燥裝置進入噴嘴，然後高速噴射入粉碎腔，在多股高壓氣流的交匯點處經輻照過的所述聚四氟乙烯原料被反覆碰撞、磨擦、剪切而粉碎，粉碎後的聚四氟乙烯在引風機抽力作用下隨上升氣流運動至分級區，在高速旋轉的分級渦輪產生的強大離心力作用下，使粗細聚四氟乙烯顆粒分離，符合粒度要求的細顆粒進入旋風分離器或除塵器收集，旋風分離器收集細顆粒中的較粗顆粒，少部分超細顆粒由除塵器收集，粗顆粒下降至粉碎區繼續粉碎。以上所述僅為本 發明的較佳實施例，並非用來限定本發明的實施範圍；如果不脫離本發明的精神和範圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明權利要求的保護範圍當中。
權利要求
1.一種紫外線製備PTFE超細粉的方法，其特徵在於，包含以下步驟: 1)將乾燥地聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝後置於液氮中，急冷後取出； 2)將所述急冷處理後的聚四氟乙烯原料用粉碎機進行粉碎，粉碎後粒徑為100-1000 μ m ； 3)將所述粉碎後的聚四氟乙烯原料放到紫外線輻照箱的平臺上的託盤中，所述託盤中聚四氟乙烯原料的厚度為200mm-300mm ； 4)密閉所述紫外線輻照箱，並開啟紫外線發生裝置，連續輻照10-14小時； 5)輻照完畢後，打開上述紫外線輻照箱的排氣機構，將輻照過程中產生的廢氣排出； 6)打開所述紫外線輻照箱，取出上述託盤，並將輻照後的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統，經過充分粉碎，得到粒徑在0.2-5 μ m的聚四氟乙烯超細粉。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述紫外線輻照箱的箱體內頂部設有紫外線發生裝置，且紫外線輻照箱的箱體內底部為一平臺，所述紫外線輻照箱一側設有箱門，且在箱體上設置有至少I個排氣機構。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述紫外線發生裝置包括4個或5個無極燈，所述無極燈為400W，波長為184.9nm或253.7nm。
4.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述排氣機構在輻照過程中為密閉狀態，在輻照結束後為開啟狀態。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述氣流粉碎系統包含氣流粉碎機，所述氣流粉碎機包含氣流噴嘴、粉碎腔，壓縮空氣通過噴嘴高速噴射入粉碎腔，在多股高壓氣流的交匯點處，經輻照過的所述聚四氟乙烯原料被反覆碰撞、磨擦、剪切而粉碎。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於:所述氣流粉碎系統還包含: 旋風分離器、除塵器和引風機； 所述氣流粉碎機還包含分級區，在粉碎腔粉碎後的聚四氟乙烯在引風機作用下運動至分級區，在分級輪作用下，使聚四氟乙烯顆粒按粒度大小分離，符合粒度要求的細顆粒通過分級輪進入旋風分離器或除塵器進行收集，不符合粒度要求的粗顆粒下降至粉碎腔繼續粉碎。
7.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述氣流粉碎機的氣流噴嘴為拉瓦爾噴嘴。
8.如權利要求1-7中任一權利要求所述的方法，其特徵在於，所述氣流粉碎機具有乾燥過濾裝置，所述乾燥過濾裝置位於噴嘴前。
全文摘要
一種紫外線製備PTFE超細粉的方法，具體為1)將乾燥地聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝後置於液氮中急冷；2)將低溫處理後的聚四氟乙烯原料用粉碎機粉碎成粒徑為100-1000μm；3)然後放到紫外線輻照箱的平臺上的託盤中連續輻照10-14小時；4)密閉紫外線輻照箱，並開啟紫外線發生裝置，連續輻照10-14小時；5)輻照完畢，打開紫外線輻照箱的排氣機構，排出廢氣；6)取出並放入氣流粉碎系統，充分粉碎即可得到粒徑在0.2-5μm的聚四氟乙烯超細粉。採用上述技術方案，本發明既能高效的生產聚四氟乙烯超細粉，又能夠有效降低成本的生產技術。
文檔編號B02C19/06GK103223369SQ20131011571
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月3日 優先權日2013年4月3日
發明者顧建忠, 吳明紅, 蔡建球 申請人:太倉金凱特種線纜有限公司