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可熔性聚四氟乙烯PFA的聚合工藝
日期:2025-03-08 03:19
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摘要:
可熔性聚四氟乙烯PFA的聚合工藝
可熔性聚四氟乙烯(PFA)是一類很重要的含氟樹脂新品,它的化學穩定性能、物理機械性能、電絕緣性能、潤滑性、不粘性、耐老化性、不燃性和熱穩定性都非常優良,與PTFE相似,高溫機械強度比PTFE高2倍左右;并且,能用擠塑、吹塑、注塑等一般熱塑性塑料的成型加工工藝進行加工。這是因為PFA組成中含有1wt%-10wt%的全氟丙基乙烯基醚(PPVE),顯著改善了PFA高分子鏈的柔順性,降低了PFA的結晶度,使PFA具有良好的熱塑性,從109泊的熔融粘度降至104~106泊左右,克服了聚四氟乙烯難加工的缺點。現**上生產廠家主要有Du Pont、Daikin、AsahiGlass、Dyneon四家公司,2002年的**消費量為5 kt/a左右,其中80%應用于半導體制造工業。
PFA聚合過程:
在一個1L的不銹鋼高壓釜中,抽真空除O2后,開啟攪拌.加入800ml全氟-N-甲基嗎啉(PFNMM)、0.38g乙烷鏈轉移劑、20mlPPVE后,升溫至60℃,攪拌轉速1000 r/min,通TFE直至0.5 MPa,再用泵注入1Oml過氧化雙全氟丙酰的FC-ll3溶液,開始聚合反應。在聚合期間,連續添加TFE、使釜壓保持在0.5~0.6 MPa之間;連續以0.5ml/min的速度注入引發劑溶液。聚合結束后,冷卻、放空、放出聚合物漿料,室溫下揮發掉大部分溶劑后,加熱至150℃,用空氣驅趕殘留的溶劑,得14.3g樹脂。經分析,PFA的熔融粘度為2.55x10泊,PPVE含量為4.44wt%。
PFA樹脂合成出來后,需進行不穩定端基的后處理工藝,把不穩定端基轉化為穩定端基,就制備出高純度的PFA。不穩定端基可轉化為兩種類型的穩定端基:-CONH2、-CF3,相應地,有兩種不穩定端基的處理方法:(1)NH3和銨鹽處理PFA;(2)氟氣處理PFA。
進入21世紀,半導體制造工業又對PFA制品的表面光潔度提出了更高的要求,要求用PFA制造的容器、管道、閥門、泵的內表面光滑,抑制粒子等雜質在壁上附著、滯留,不會污染所貯存、輸送高純化學品、超純水,且利于清洗。
PFA制品表面的粗糙度與PFA的晶核尺寸大小有關,當球晶尺寸≤15u時,PFA制品表面就比較光滑。
DuPond公司采用PTFE和改性PTFE作為PFA的成核劑(nucleus-formingagent),在PFA加工過程中加入,增加球晶的數量以減少晶核的尺寸,可控制PFA組份中的晶核尺寸≤11u。Daikin公司則采用無定型含氟聚合物或含有無定型嵌段的共聚物作為球晶*小化劑(spherulite-micronizingagent),與PFA共混,可減慢PFA中球晶生長速度,在PFA制品緩慢冷卻的情況下,球晶甚至不生長,從而使球晶尺寸≤5u。