СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА МЕТОДОМ ФОТОХИМИЧЕСКОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ
METHOD OF PRODUCING POLYTETRAFLUOROETHYLNE VIA PHOTOCHEMICAL POLYMERISATION

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:
3
ПТФЭ, полученный этим способом, представляет собой белый порошок с насыпной массой от 198 до 901 кг/м, 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;
3
- насыпная плотность 198 кг/м;
- 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/м<sup>3</sup>
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.