Способ получения политетрафторэтилена методом фотохимической полимеризации

Способ получения политетрафторэтилена методом фотохимической полимеризации

Реферат

Настоящее изобретение относится к получению политетрафторэтилена (ПТФЭ), который может быть использован в качестве компонента для получения резин и консистентных пластичных смазок.

Тетрафторэтилен (ТФЭ) сравнительно легко полимеризуется в присутствии перекисных инициаторов. Существуют различные способы полимеризации: в массе, суспензионный эмульсионный, фотохимический (A.N.Bolstad. USA Pat. 3163628, 1964. Соединения фтора. Синтез и применение под редакцией Н.Исикава. Москва, «Мир», 1990, 63-64. R.N.Haszeldine. J. Chem. Soc. 2860, 1949).

Известен также способ полимеризации с использованием ультрафиолетового излучения в присутствии источника радикалов - смеси тетрафтордихлорацетона и трифтортрихлорацетона формулы (патент РФ 2186791):

Этот способ наиболее близок по технической сущности к предлагаемому изобретению.

Основным недостатком этого способа является крайне ограниченная доступность указанных инициаторов ввиду отсутствия их промышленного производства.

Известен также способ получения низкомолекулярных фторсодержащих полимеров в сухом виде насыпью, в виде раствора, эмульсии или суспензии путем полимеризации мономеров в присутствии реагента передачи цепи (патент РФ 2131888). К числу таких обычных реагентов цепной передачи относятся такие реагенты, как четыреххлористый углерод, ацетон, диэтиловый эфир малоновой кислоты и додецилмеркаптан.

При создании настоящего изобретения ставилась задача найти более доступный - газофазный способ получения высокодисперсного термостабильного ПТФЭ с высоким содержанием частиц размером до 5 мкм, применение которого в качестве компонента резин и консистентных смазок увеличивает их износостойкость и стойкость к агрессивным средам.

Поставленная цель достигается тем, что фотохимическую полимеризацию проводят в газовой фазе в присутствии в качестве инициатора - четыреххлористого углерода.

В качестве источника ультрафиолетового излучения, например, используют ртутно-кварцевую лампу.

Под действием ультрафиолетового излучения четыреххлористый углерод распадается с образованием радикалов:

Эти радикалы принимают участие в росте цепи полимера, не ухудшая его химических и физико-химических свойств.

Количество четыреххлористого углерода составляет 4-10 мас.% от загруженного ТФЭ.

Схематически эту реакцию можно представить таким образом:

ПТФЭ, полученный этим способом, представляет собой белый порошок с насыпной массой от 198 до 901 кг/м³, имеет температуру плавления 314-330°С, размер частиц не более 10 мкм, гранулометрический состав (массовое количество частиц с размером до 5 мкм) - не менее 90%.

Фотохимическую реакцию полимеризации проводят, например, в реакторе из нержавеющей стали, снабженном манометром, термопарой, кварцевым фонарем, в который помещают ртутно-кварцевую лампу.

Нижеследующие примеры иллюстрируют заявленное изобретение, но не ограничивают его.

Пример 1.

Реактор вакуумируют до остаточного давления 1-10 мм рт.ст., включают лампу и прогревают до 80-100°С, после чего лампу выключают, загружают инициатор в количестве 4% массовых от загружаемого ТФЭ. По показанию манометра загружают ТФЭ в количестве 220 г. Включают вновь ртутно-кварцевую лампу. Процесс проводят при температуре не выше 250°С и не более 3 часов.

После окончания процесса полимеризации источник УФ-излучения выключают, реактор охлаждают до комнатной температуры и выгружают полученный ПТФЭ в количестве 202 г (91,8% от загруженного ТФЭ).

Полученный ПТФЭ имеет следующие показатели:

- температура плавления 314°С;

- насыпная плотность 198 кг/м³;

- гранулометрический состав (массовое количество частиц с размером до 5 мкм) - 93% массовых.

Указанная цель достигается.

Остальные примеры представлены в таблице. Примеры получения ПТФЭ методом фотохимической полимеризации в газовой фазе в условиях примера 1.

	Количество инициатора, мас.%	Характеристика полученного ПТФЭ	Выход, %	Примечание
Температура плавления, °С	Насыпная плотность, кг/м3	Гранулометрический состав (массовое количество частиц с размером до 5 мкм), %
1	5	320	202	91	91,5	Малая насыпная плотность
2	6	323	451	92	90,0	Средняя насыпная плотность
3	7	325	528	92	89,5	Повышенная насыпная плотность
4	10	330	901	91	90,5	Высокая насыпная плотность

Полученный методом фотохимической полимеризации ТФЭ с использованием в качестве инициатора четыреххлористого углерода ПТФЭ может быть использован как загуститель пластичных консистентных смазок, работающих при температурах от минус 120 до плюс 250°С в контакте с агрессивными средами в условиях многолетней эксплуатации. Кроме того, он может быть использован в качестве компонента резин на основе фторкаучуков, работающих в агрессивных средах в условиях многолетней эксплуатации в широком диапазоне температур от глубокого холода до плюс 300°С.

Способ получения политетрафторэтилена фотохимической полимеризацией тетрафторэтилена в газовой фазе в присутствии инициатора, отличающийся тем, что в качестве инициатора используют четыреххлористый углерод в количестве 4-10 мас.% от загруженного тетрафторэтилена, причем массовое количество получаемых частиц политетрафторэтилена с размером до 5 мкм составляет до 93 мас.%.