双螺杆挤出机对聚全氟乙丙烯不稳定的原因
聚全氟乙丙烯是一种重要的特种塑料,但需要对不稳定末端基进行处理才能作为商品出售。本文介绍聚全氟乙丙烯(FEP)不稳定端基形成的过程及其原因。综述利用双螺杆挤出机处理FEP的不稳定端基的原理和双螺杆挤出机塑化区、稳定化处理区域和脱挥区域的工艺条件。
聚全氟乙丙烯(FEP)是四氟乙烯和(TFE)和全氟丙烯 (HFP)的共聚物,其分子结构相当于聚四氟乙烯(PTFE)分子链上的一部分氟原子被三氟甲基取代后形成的结构。具有类似于PTFE的优良性能,又有热塑成型的特点,除使用温度低于PTFE外,其他性能如耐腐蚀性、电性能和物理机械性能等与PTFE相仿。它被广泛地应用于电子、电气、化学化工等工业上,尤其在高性能、高品质的电线电缆的制备、通讯、航天、精密仪器等领域得到广泛应用。FEP的合成、成型加工以及工业领域应用都相对比较成熟,并在很多方面可以替代PT— FE。但是在加工中会产生不稳定端基,使得最终制品中产生气泡或空隙,而且还会腐蚀加工设备。
处理FEP的不稳定末端基的方法有很多,如:湿热处理法、氟化处理法、甲酯化法 、链转移剂法以及从根本上去除不稳定端基源头的采用有机过氧化物引发体系的方法,这些方法各有优缺点。日本大金公司通过改进发明了采用双螺杆挤出机除去FEP的不稳定端基的方法。本文将对该方法作简单介绍。
1.FEP不稳定端基生成原理
在FEP生产过程中,因水相聚合反应体系采用的引发剂为过硫酸盐如过硫酸铵(APS)或过硫酸钾(KPS)等,会在反应过程中产生不稳定末端基团一羧酸末端,反应方程式如[。 反应式1所示。
该羧酸端基在熔融条件下,或在熔融捏合下转变成乙烯基端基(一CF=CF2)或酰氟端基(-COF)。这些端基具有热不稳定性,会分解产生挥发性物质,使得最终制品中产生气泡或空隙,而且还会腐蚀加工设备。
另外在含氟聚合物的主链中与重复单元的键结合会产生不稳定的键。例如作为TFE-HFP系共聚物的FEP,HFP之间的键不稳定,在熔融捏合时通过施加机械力(剪切力)被切断,产生不稳定的乙烯基端基。最初双螺杆挤出机主要起造粒的作用。在造粒过程中,通过双螺杆挤出机施加强剪切力,可以将HFP-HFP键切断产生不稳定端基。但在这种方法中,由于使用的是双螺杆挤出机这种在短时间内可以施加强剪切力的捏合机,将主链的不稳定键切断产生不稳定乙烯基端基后反应停止,对产生的不稳定端基的处理不在双螺杆挤出机内进行_7]。现在,双螺杆挤出机不但能造粒而且在此过程中能除去不稳定末端基团。
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