專利名稱：γ射線結合雙氧水和四氯化碳制備PTFE超細粉的方法
技術領域：
本發明涉及化工技術領域，特別涉及一種Y射線結合雙氧水和四氯化碳制備PTFE超細粉的方法。
背景技術：
聚四氟乙烯(PTFE)俗稱塑料王，是由四氟乙烯單體聚合而成的聚合物，有很強的凝聚性，很容易附在一起，不易分散。PTFE超細粉(微粉)是低分子量的聚四氟乙烯，分子量在I萬以下，粒徑在0.5-15 μ m之間，PTFE超細粉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、摩擦系數降低，不結團，容易與油或有機液體相混，與其它固體微粒也可均勻混合等等。PTFE超細粉平均粒徑小于5 μ m，比表面大于10m2/g，摩擦系數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、涂料、潤滑油脂的防黏、減摩、阻燃添加劑，也可作干性潤滑劑制成氣溶膠等。PTFE超細粉可以單獨作固體潤滑劑使用，也可以作為塑料、橡膠、涂料、油墨、潤滑油、潤滑脂等的添加劑。可采用各種典型的粉末加工方法與塑料或橡膠混合，如共混等。在油和油脂中添加PTFE超細粉，可降低摩擦系數，只要加入百分之幾，即可提高潤滑油的壽命。其有機溶劑分散液還可作脫模劑。四氯化碳(化學式:CC14)，也稱四氯甲烷或氯烷，是一種無色、易揮發、不易燃的液體，沸點76.8°C，蒸氣壓15.26kPa(25°C )，蒸氣密度5.3g/L。四氯化碳在輻照作用下降解為負氧離子，負氧離子不穩定，變成臭氧，臭氧是強氧化劑，易分解，在分解過程中產生的羥基自由基(.0H)具有極強的氧化能力，能把高分子化合物降解為小分子化合物。過氧化氫，俗稱雙氧水，分子式H202，是除水外的另一種氫的氧化物。粘性比水稍微高，化學性質不穩定，一般以30%或60%的水溶液形式存放。過氧化氫有很強的氧化性，且具弱酸性。
制備PTFE超細粉的方法，決定了 PTFE超細粉的結構性能、分子量及其分布。PTFE超細粉的制備方法主要有兩種:1、直接用四氟乙烯調節聚合，經一定時間后終止聚合反應，產物再進行適當加工；2、用高分子量PTFE裂解，再粉碎。裂解反應制備PTFE超細粉的方法主要有熱裂解和輻照裂解。輻照裂解過程中，PTFE的裂解受輻照條件的影響，輻照劑量、輻照所采用的能量來源以及氧化條件的不同，對PTFE超細粉的物理性能和化學性能均有較大影響，因此需要對PTFE輻照裂解過程中的設備和工藝條件進行優化及嚴格控制。
發明內容
針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種Y射線結合雙氧水和四氯化碳制備PTFE超細粉的方法。為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下:一種Y射線結合雙氧水和四氯化碳制備PTFE超細粉的方法，包括如下步驟:(I)將干燥的聚四氟乙烯原料用液氮進行急冷處理；將急冷處理后的聚四氟乙烯原料粉碎成粒徑為100-1000 μ m的粉料；(2)將聚四氟乙烯粉料放入盛具中，所述盛具密封且位于貫穿鈷60輻照室的自動流水線上，其內設置有至少I個噴淋裝置接口，鈷60輻照室包括位于輻照室中間的至少I個鈷60輻照裝置、經過鈷60輻照裝置的自動流水線、至少I個四氯化碳噴淋裝置和至少I個雙氧水噴淋裝置、輻射隔離墻以及控制室；(3)聚四氟乙烯粉料隨著開啟的自動流水線勻速進入輻照室，在聚四氟乙烯粉料經過至少I個鈷60輻照裝置時，所述至少I個四氯化碳噴淋裝置向聚四氟乙烯粉料噴淋四氯化碳，至少I個雙氧水噴淋裝置向聚四氟乙烯粉料噴淋雙氧水，噴淋的雙氧水與所述聚四氟乙烯粉料的重量比為3%-8%，噴淋的四氯化碳與聚四氟乙烯粉料的重量比為3%-8% ；(4)在經過所述至少I個鈷60輻照裝置時，至少I個鈷60輻照裝置產生的伽馬射線對聚四氟乙烯粉料進行輻照，輻照劑量為40-60KGy ；(5)裝有經過輻照的聚四氟乙烯粉料的盛具由自動流水線運出輻照室；(6)用氣流粉碎機將經過輻照的聚四氟乙烯粉料進行再粉碎、分級，聚四氟乙烯細粉分散成平均粒徑5 μ m以下的聚四氟乙烯超細粉。進一步地，所述至少I個雙氧水噴淋裝置和至少I個四氯化碳噴淋裝置分別向聚四氟乙烯粉料噴淋雙氧水和四氯化碳，噴淋的雙氧水與聚四氟乙烯粉料的重量比為5%，噴淋的四氯化碳與聚四氟乙烯粉料的重量比為5%。進一步地，所述至少I個鈷60輻照裝置為單柵板鈷源。進一步地，所述至少I個鈷60輻照裝置為雙柵板鈷源。
進一步地，步驟(4)還包括所述自動流水線與裝有聚四氟乙烯粉料的盛具接合在一起，并在自動流水線的出口端將經過輻照的聚四氟乙烯粉料倒入步驟(5)所述的氣流粉碎機的進料口。進一步地，所述氣流粉碎機包括氣流噴嘴、粉碎腔，壓縮空氣通過噴嘴高速噴射入粉碎腔，使經過輻照的聚四氟乙烯細粉顆粒在多股高壓氣流的交匯點處反復碰撞、磨擦、剪切而粉碎。進一步地，所述氣流粉碎機還包括旋風分離器、除塵器和引風機；所述氣流粉碎機包括分級區，在粉碎腔粉碎后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，使聚四氟乙烯細粉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，旋風分離器收集細粒子中的較粗粒子，少部分超細粒子由除塵器收集，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干燥過濾裝置，干燥過濾裝置位于噴嘴前。進一步地，所述自動流水線為可實現自動倒車的斗式輸送機或懸掛鏈式輸送系統。根據本發明提供的聚四氟乙烯超細粉的制備方法，在相同的輻照條件下，可增加聚四氟乙烯的降解率，或者在降低輻照時間的情況下也能達到相同的降解率，可以較大地提高生產效率，節約生產成本，同時兼顧產品質量，保證獲得的低分子量聚四氟乙烯平均粒徑小于5 μ m,且整個制造過程嚴格可控。
具體實施例方式為了使本發明的目的、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，并不用于限定本發明。聚四氟乙烯的耐輻射性能較差(lOOOGy)，受高能輻射后引起降解，本發明利用聚四氟乙烯的這個特性采用鈷60裝置對聚四氟乙烯進行輻射降解處理，再用氣流粉碎機進行分散處理可得到聚四氟乙烯超細粉材料。鈷-60 (Co)是金屬元素鈷的放射性同位素之一，其半衰期為5.27年。它會透過β衰變放出能量高達315keV的高速電子成為鎳-60，同時會放出兩束伽馬射線，其能量分別為1.17及1.33MeV。Y射線，又稱Y粒子流，是波長短于0.2埃的電磁波，有很強的穿透力。經過輻照降解后，聚四氟乙烯由高分子變成低分子，但低分子的聚四氟乙烯仍然團聚在一起，沒有分散成小分子的超細粉。為了能得到超細粉，必須把輻照降解后的低分子的聚四氟乙烯經過氣流粉碎及粉碎。本發明下述實施例中所使用的氣流粉碎機包括氣流噴嘴、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，經輻照過的聚四氟乙烯細粉顆粒被反復碰撞、磨擦、剪切而粉碎。其中，氣流粉碎機的氣流噴嘴為拉瓦爾噴嘴，其前方設置有干燥過濾裝置。氣流粉碎機還包括旋風分離器、除塵器和引風機。氣流粉碎機還包括分級區，在粉碎腔粉碎后的聚四氟乙烯在引風機作用下運動至分級區，在高速旋轉的分級渦輪產生的離心力作用下，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，旋風分離器收集細粒子中的較粗粒子，少部分超細粒子由除塵器收集，不符合粒度要求的粗顆粒下降至粉碎腔繼續粉碎。實施例一
一種聚四氟乙烯超細粉的制備方法，包括如下步驟:(I)將干燥的聚四氟乙烯原料用液氮進行低溫冷處理；將低溫處理后的聚四氟乙烯原料粉碎成粒徑為100-1000 μ m的粉料；(2)將聚四氟乙烯粉料放入盛具中，盛具是位于貫穿鈷60輻照室的斗式輸送機上的貨斗，鈷60輻照室包括位于輻照室中間的I個單柵板鈷源，經過單柵板鈷源的斗式輸送機，位于自動流水線上并鄰近所述鈷60輻照裝置的I個雙氧水噴淋裝置和I個四氯化碳噴淋裝置，輻射隔離墻和控制室；(3)聚四氟乙烯粉料隨著開啟的斗式輸送機勻速進入輻照室，雙氧水噴淋裝置和四氯化碳噴淋裝置在聚四氟乙烯粉料經過時向其噴淋雙氧水和四氯化碳，噴淋的雙氧水與聚四氟乙烯粉料的重量比為3%，噴淋的四氯化碳與聚四氟乙烯粉料的重量比為8% ；(4)在經過單柵板鈷源時，單柵板鈷源產生的伽馬射線對聚四氟乙烯粉料進行輻照，輻照劑量為40KGy，斗式輸送機的速度由單柵板鈷源的放射性大小決定，并由控制室控制；(5)裝有經過輻照的聚四氟乙烯粉料的貨斗由斗式輸送機運出輻照室，并將經輻照的聚四氟乙烯粉料卸在氣流粉碎原料區；(6)用氣流粉碎機對經輻照的聚四氟乙烯細粉進行再粉碎、分級，聚四氟乙烯細粉分散成平均粒徑在5 μ m以下的聚四氟乙烯超細粉。實施例二:一種聚四氟乙烯超細粉的制備方法，包括如下步驟:( I)步驟(I)與實施例一相同；(2)將聚四氟乙烯粉料放入盛具中，盛具是位于貫穿鈷60輻照室的斗式輸送機上的貨斗，鈷60輻照室包括位于輻照室中間的2個單柵板鈷源，經過單柵板鈷源的斗式輸送機，位于自動流水線上并鄰近鈷60輻照裝置的I個雙氧水噴淋裝置和2個四氯化碳噴淋裝直，福射隔尚墻和控制室；(3)聚四氟乙烯粉料隨著開啟的斗式輸送機勻速進入輻照室，雙氧水噴淋裝置和四氯化碳噴淋裝置在聚四氟乙烯粉料經過時向其噴淋雙氧水和四氯化碳，噴淋的雙氧水與聚四氟乙烯粉料的重量比為3%，噴淋的四氯化碳與聚四氟乙烯粉料的重量比為8% ；( 4 )在噴淋雙氧水和四氯化碳之后，聚四氟乙烯粉料繼續隨斗式輸送機繼續移動，在經過單柵板鈷源時，單柵板鈷源產生的伽馬射線對聚四氟乙烯粉料進行輻照，輻照劑量為60KGy,斗式輸送機的速度由單柵板鈷源的放射性大小決定,并由控制室控制；步驟(5)至(6)與實施例一相同。實施例三:—種聚四氟乙烯超細粉的制備方法，包括如下步驟:( I)步驟(I)與實施例一相同；`(2)將聚四氟乙烯粉料放入盛具中，盛具是位于貫穿鈷60輻照室的懸掛鏈式輸送系統上的貨斗，鈷60輻照室包括位于輻照室中間的I個雙柵板鈷源，經過雙柵板鈷源的懸掛鏈式輸送系統，位于懸掛鏈式輸送系統并鄰近雙柵板鈷源的2個雙氧水噴淋裝置和I個四氯化碳噴淋裝置，輻射隔離墻和控制室；(3)聚四氟乙烯粉料隨著開啟的懸掛鏈式輸送系統勻速進入輻照室，2個雙氧水噴淋裝置和I個四氯化碳噴淋裝置在聚四氟乙烯粉料經過時向其噴淋雙氧水和四氯化碳，噴淋的雙氧水與聚四氟乙烯粉料的重量比為8%，噴淋的四氯化碳與聚四氟乙烯粉料的重量比為3% ；( 4 )聚四氟乙烯粉料隨懸掛鏈式輸送系統繼續移動，在經過雙柵板鈷源時，雙柵板鈷源產生的伽馬射線對聚四氟乙烯粉料進行輻照，輻照劑量為50KGy，懸掛鏈式輸送系統的速度由雙柵板鈷源的放射性大小決定，并由控制室控制；步驟(5)至(6)與實施例一相同。實施例四:一種聚四氟乙烯超細粉的制備方法，包括如下步驟:( I)步驟(I)與實施例一相同；(2)將聚四氟乙烯粉料放入盛具中，盛具是位于貫穿鈷60輻照室的懸掛鏈式輸送系統上的貨斗，鈷60輻照室包括位于輻照室中間的3個單柵板鈷源，經過單柵板鈷源的懸掛鏈式輸送系統，位于懸掛鏈式輸送系統上方并鄰近單柵板鈷源的2個雙氧水噴淋裝置和2個四氯化碳噴淋裝置，輻射隔離墻和控制室；(3)聚四氟乙烯粉料隨著開啟的懸掛鏈式輸送系統勻速進入輻照室，2個雙氧水噴淋裝置和2個四氯化碳噴淋裝置在聚四氟乙烯粉料經過時向其噴淋雙氧水和四氯化碳，噴淋的雙氧水與聚四氟乙烯粉料的重量比為8%，噴淋的四氯化碳與聚四氟乙烯粉料的重量比為5% ；( 4 )聚四氟乙烯粉料隨著懸掛鏈式輸送系統繼續移動，在經過單柵板鈷源時，單柵板鈷源產生的伽馬射線對聚四氟乙烯粉料進行輻照，輻照劑量為60KGy，懸掛鏈式輸送系統的速度由單柵板鈷源的放射性大小決定，并由控制室控制；步驟(5)至(6)與實施例一相同。實施例五:一種聚四氟乙烯超細粉的制備方法，包括如下步驟:(I)步驟(I)與實施例一相同；(2)將聚四氟乙烯粉料放入盛具中，盛具是位于貫穿鈷60輻照室的懸掛鏈式輸送系統上的貨斗，鈷60輻照室包括位于輻照室中間的2個雙柵板鈷源，經過雙柵板鈷源的懸掛鏈式輸送系統， 位于自動流水線并鄰近雙柵板鈷源的2個雙氧水噴淋裝置和3個四氯化碳嗔淋裝直，福射隔尚墻和控制室；(3)聚四氟乙烯粉料隨著開啟的懸掛鏈式輸送系統勻速進入輻照室，2個雙氧水噴淋裝置和3個四氯化碳噴淋裝置在聚四氟乙烯粉料經過時向其噴淋雙氧水和四氯化碳，噴淋的雙氧水與聚四氟乙烯粉料的重量比為5%，噴淋的四氯化碳與聚四氟乙烯粉料的重量比為8% ；(4)聚四氟乙烯粉料隨著懸掛鏈式輸送系統繼續前行，在經過雙柵板鈷源時，雙柵板鈷源產生的伽馬射線對聚四氟乙烯粉料進行輻照，輻照劑量為60KGy，懸掛鏈式輸送系統的速度由雙柵板鈷源的放射性大小決定，并由控制室控制；步驟(5)至(6)與實施例一相同。以上所述實施例僅表達了本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種Y射線結合雙氧水和四氯化碳制備PTFE超細粉的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將干燥的聚四氟乙烯原料用液氮進行急冷處理；將急冷處理后的聚四氟乙烯原料粉碎成粒徑為100-1000 μ m的粉料； (2)將聚四氟乙烯粉料放入盛具中，所述盛具密封且位于貫穿鈷60輻照室的自動流水線上，其內設置有至少I個噴淋裝置接口，鈷60輻照室包括位于輻照室中間的至少I個鈷60輻照裝置、經過鈷60輻照裝置的自動流水線、至少I個四氯化碳噴淋裝置和至少I個雙氧水噴淋裝置、輻射隔離墻以及控制室； (3)聚四氟乙烯粉料隨著開啟的自動流水線勻速進入輻照室，在聚四氟乙烯粉料經過至少I個鈷60輻照裝置時，所述至少I個四氯化碳噴淋裝置向聚四氟乙烯粉料噴淋四氯化碳，至少I個雙氧水噴淋裝置向聚四氟乙烯粉料噴淋雙氧水，噴淋的雙氧水與聚四氟乙烯粉料的重量比為3%-8%，噴淋的四氯化碳與聚四氟乙烯粉料的重量比為3%-8% ； (4)在經過所述至少I個鈷60輻照裝置時，至少I個鈷60輻照裝置產生的伽馬射線對聚四氟乙烯粉料進行輻照，輻照劑量為40-60KGy ； (5)裝有經過輻照的聚四氟乙烯粉料的盛具由自動流水線運出輻照室； (6)用氣流粉碎機將經過輻照的聚四氟乙烯粉料進行再粉碎、分級，聚四氟乙烯細粉分散成平均粒徑5 μ m以下的聚四氟乙烯超細粉。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少I個雙氧水噴淋裝置和至少I個四氯化碳噴淋裝置分別向聚四氟乙烯粉料噴淋雙氧水和四氯化碳，噴淋的雙氧水與聚四氟乙烯粉料的重量比為5%，噴淋的四氯化碳與聚四氟乙烯粉料的重量比為5%。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少I個鈷60輻照裝置為單柵板鈷源。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少I個鈷60輻照裝置為雙柵板鈷源。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)還包括所述自動流水線與裝有聚四氟乙烯粉料的盛具接合在一起，并在自動流水線的出口端將經過輻照的聚四氟乙烯粉料倒入步驟(5)所述的氣流粉碎機的進料口。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述氣流粉碎機包括氣流噴嘴、粉碎腔，壓縮空氣通過噴嘴高速噴射入粉碎腔，使經過輻照的聚四氟乙烯細粉顆粒在多股高壓氣流的交匯點處反復碰撞、磨擦、剪切而粉碎。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于:所述氣流粉碎機還包括旋風分離器、除塵器和引風機；所述氣流粉碎機包括分級區，在粉碎腔粉碎后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，使聚四氟乙烯細粉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。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述氣流粉碎機的氣流噴嘴為拉瓦爾噴嘴。
9.如權利要求8中所述的方法，其特征在于，所述氣流粉碎機具有干燥過濾裝置，干燥過濾裝置位于噴嘴前。
10.如權利要求1-9任一項所述的方法，其特征在于，所述自動流水線為可實現自動倒車的斗式輸送機或懸掛鏈式輸送系統。
全文摘要
一種γ射線結合雙氧水和四氯化碳制備PTFE超細粉的方法，包括將干燥的聚四氟乙烯原料置于液氮中急冷；再用粉碎機粉碎成粒徑為100-1000μm的聚四氟乙烯粉料；然后放到鈷60裝置的自動流水線的盛具中；在自動流水線上先噴淋雙氧水和四氯化碳，然后再在通過鈷60裝置時進行輻照，輻照劑量40-60KGy，輻照時間根據鈷60裝置的放射性大小決定；自動流水線將經輻照的聚四氟乙烯粉料運輸到輻照室外；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。根據本發明提供的方法，可增加聚四氟乙烯的降解率，同時采用自動流水線也進一步提高了生產效率。
文檔編號B02C19/06GK103183834SQ20131011401
公開日2013年7月3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