專利名稱：電子束結合臭氧制備ptfe超細粉的方法
技術領域：
本發明涉及化工技術領域，特別涉及一種利用電子束輻照結合臭氧制備PTEE超細粉的方法。
背景技術：
聚四氟乙烯(PTFE)超細粉是低分子量的細粉，又叫“PTFE蠟”，聚四氟乙烯超細粉平均粒徑小于5 μ m,比表面積大于10m2/g，摩擦系數約為0.06 0.07，其潤滑性好，能很好地分散在許多材料中。PTFE微粉產品純度100%，分子量低于I萬以下，粒徑在0.5 μ m的PTFE微粉系列，不僅保持著聚四氟乙烯的原有優良性能，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、摩擦系數降低明顯等等。聚四氟乙烯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、潤滑油、潤滑酯等的添加劑。與塑料或橡膠混合時可用各種典型的粉末加工方法，如共混等，加入量為5 20%，在油和油脂中添加聚四氟乙烯微粉可降低摩擦系數，只要增加百分之幾，就可以提高潤滑油的壽命。其有機溶劑分散液還可用作脫模劑。PTFE超細粉的制備技術主要有調聚法、熱裂解法和輻射裂解法，但這些方法都有一定的缺陷，如調聚法制備的顆粒不均勻，易凝聚，以及由于有機溶劑用量大而造成污染；熱裂解法則工藝復雜，投資高，在生產過程中會產生大量的有毒物質，目前比較成熟的是輻射裂解法。聚四氟乙烯的耐輻射性能較差(lOOOGy)，受高能輻射后引起降解，所以一般利用電子束、Co-60 Y射線輻照聚四氟乙烯原料，然后再通過氣流粉碎器將輻照過的聚四氟乙烯原料粉碎成粒徑較小的聚四氟乙烯超細粉。但是，利用電子束、Co-60 Y射線輻射設備輻照的生產成本很高，而高標準的安全防護需要，進一步增加了生產成本。因此，市場迫切的需要一種既能高效的生產聚四氟乙烯超細粉，又能夠有效降低成本的生產技術。

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電子束結合臭氧制備PTFE超細粉的方法。本發明利用電子束輻照并結合臭氧來制備聚四氟乙烯超細粉，其制備方法簡單，并且可以減少輻照時間和輻照劑量，從而降低了成本。為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下:一種電子束結合臭氧制備PTFE超細粉的方法，包括如下步驟:I)將干燥后的聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝后置于液氮中，急冷后取出；2)將所述急冷處理后的聚四氟乙烯原料用粉碎機進行粉碎，粉碎后粒徑為100-1000 μ m ；3)將所述粉碎后的聚四氟乙烯原料密封的放到電子加速器的循環小車上；
4)密閉所述電子加速器，并開啟進氣機構，向所述循環小車上放置聚四氟乙烯的密封腔內通入臭氧，所通入的臭氧與所述托盤中聚四氟乙烯原料的重量比為0.1%-0.5% ；5)開啟電子加速器，電子加速器產生高能電子束對聚四氟乙烯原料進行輻照，輻照劑量為300-500KGy ；6)將輻照后的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統，經過充分的粉碎和分級，得到粒徑在5 μ m以下的聚四氟乙烯超細粉。進一步地，所述電子加速器包括高頻振蕩器，與高頻振蕩器配合設置的輻照窗，位于輻照窗下方的密封腔，安置密封腔的循環小車和至少I個連通密封腔的進氣機構。進一步地，所述電子加速器的能量為2Mev，束流為10MA，掃描均勻性為98%以上，掃描寬度為1000mm。進一步地，所述通入的臭氧與所述托盤中聚四氟乙烯原料的重量比為0.3%。進一步地，所述氣流粉碎系統包含氣流粉碎機，所述氣流粉碎機包含氣流噴嘴、粉碎室，壓縮空氣通過噴嘴高速噴射入粉碎室，在多股高壓氣流的交匯點處，經輻照過的所述聚四氟乙烯原料被反復碰撞、磨擦、剪切而粉碎。進一步地，所述氣流粉碎系統還包含:旋風分離器、除塵器和引風機；所述氣流粉碎機還包含分級室，在粉碎室粉碎后的聚四氟乙烯在引風機作用下運動至分級室，在分級輪作用下，使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，不符合粒度要求的粗顆粒下降至粉碎室繼續粉碎。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，所述干燥過濾裝置位于噴嘴前。本發明的有益效果是:本發明利用電子束輻照加臭氧得到聚四氟乙烯超細粉，通過電子束和臭氧的雙重協同氧化反應，把高分子的聚四氟乙烯原料降解為低分子的聚四氟乙烯超細粉，通過加入臭氧可以提高聚四氟乙烯的降解效率，即達到同樣的聚四氟乙烯原料降解率可以降低電子束輻照時間，輻射劑量，從而降低了成本；并且本發明制備工藝簡單、易于控制、產品性能穩定、實用性強。
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，下面結合實施例及附圖
，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，我們就是利用這個特性采用高頻高壓電子加速器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得到聚四氟乙烯超細粉材料。高頻高壓電子加速器是一種能產生強流電子射線裝置。它將50Hz工頻底壓電能，用高頻振蕩器變成IOOKHz高頻電能，再通過高頻耦合方式給由二極管和空間電容組成倍壓整流電流并聯供電，串聯后得到極高的直流電壓，用它加速電子，便可獲得所需要的強流高能電子射線。
我們采用的電子加速器的能量為2Mev，束流為10mA，掃描均勻性98%以上，掃描寬度1000mm，其中，用于放置物料的電子束輻照的盤子尺寸為IOOOmmX IOOOmmX 12mm，物料盛滿后體積為0.012m3,小車運行速度IOm/分，電子束束流10mA，走一圈劑量為lOKGy，300KGy就是30圈，以此類推。聚四氟乙烯原料放在電子加速器輻照窗下面的循環小車上進行輻照，為了增加聚四氟乙烯的降解率，我們采用了在輻照過程中，在聚四氟乙烯表面通入臭氧的辦法來降低輻照劑量，臭氧具有極強的氧化能力，是自然界中僅次于氟的氧化劑，通過電子束和臭氧的雙重協同氧化反應，把高分子的聚四氟乙烯原料降解為低分子的聚四氟乙烯超細粉。也就是說達到同樣的聚四氟乙烯原料降解率可以降低電子束輻照時間，達到了減少輻照時間，節約成本的作用。本發明提供一種電子束結合臭氧制備PTFE超細粉的方法包括如下步驟:I)將干燥后的聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝后置于液氮中，急冷后取出；2)將所述急冷處理后的聚四氟乙烯原料用粉碎機進行粉碎，粉碎后粒徑為100-1000 μ m ；3)將所述粉碎后的聚四氟乙烯原料放到電子加速器的循環小車上；4)密閉所述電子加速器，并開啟進氣機構，向所述循環小車上的聚四氟乙烯表面上通入臭氧，所通入的臭氧與所述托盤中聚四氟乙烯原料的重量比為0.1%-0.5% ；5)開啟電子加速器，電子加速器產生高能電子束對聚四氟乙烯原料進行輻照，輻照劑量為300-500KGy ；6)將輻照后的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統，經過充分的粉碎和分級，得到粒徑在5 μ m以下的聚四氟乙烯超細粉。其中，所述電子加速器包括高頻振蕩器，與高頻振蕩器配合設置的輻照窗，位于輻照窗下方的密封腔，安置密封腔的循環小車和至少I個連通密封腔的進氣機構。所述電子加速器的能量為2Mev，束流為10MA，掃描均勻性為98%以上，掃描寬度為1000mm。進一步地，所述氣流粉碎系統包含氣流粉碎機，所述氣流粉碎機包含氣流噴嘴、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，經輻照過的所述聚四氟乙烯原料被反復碰撞、磨擦、剪切而粉碎。其中，所述氣流粉碎系統還包含:旋風分離器、除塵器和引風機；所述氣流粉碎機還包含分級區，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。所述氣流粉碎機的氣流噴嘴為拉瓦爾噴嘴。所述氣流粉碎機具有干燥過濾裝置，所述干燥過濾裝置位于噴嘴前。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)將干燥后的聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝后置于液氮中，急冷后取出；2)將所述急冷處理后的聚四氟乙烯原料用粉碎機進行粉碎，粉碎后粒徑為100-1000 μ m ；3)將所述粉碎后的聚四氟乙烯原料放到電子加速器的循環小車上的密封腔內；4)密閉所述電子加速器，并開啟進氣機構，向所述循環小車上的聚四氟乙烯表面上通入臭氧，所通入的臭氧與所述托盤中聚四氟乙烯原料的重量比為0.1% ；5)開啟電子加速器，電子加速器產生高能電子束對聚四氟乙烯原料進行輻照，每0.012m3聚四氟乙烯粉料(優選盛滿盤子，所盛聚四氟乙烯的厚度為12mm)的輻照劑量為500KGy，輻照次數為4次，每次輻照時間為5分鐘；6)將輻照后的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統，經過充分的粉碎和分級，得到粒徑在5 μ m以下的聚四氟乙烯超細粉。上述氣流粉碎機包括螺旋加料器、氣流噴嘴、粉碎室、分級室、引風機，氣流粉碎機的氣流噴嘴為拉瓦爾噴嘴。氣流粉碎機還具有干燥過濾裝置，位于噴嘴前。輻照好的聚四氟乙烯放入氣流粉碎機，通過螺旋加料器進入粉碎室，壓縮空氣通過特殊配置的超音速拉瓦爾噴嘴向粉碎室高速噴射，經輻照過的聚四氟乙烯細粉顆粒在超音速噴射流中加速，并在噴嘴交匯處反復沖擊、碰撞，達到粉碎。被粉碎的物料隨上升氣流進入分級室，由于分級轉子高速旋轉，粒子既受到分級轉子的離心力，又受到氣流粘性作用產生的向心力，當粒子受到的離心力大于向心力，即分級徑以上的粗粒子返回粉碎室繼續沖擊粉碎，分級徑以下的細粒子隨氣流進入旋風分離器、除塵器收集，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，大約在10%-20%，氣體由引風機排出。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)將干燥后的聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝后置于液氮中，急冷后取出；2)將所述急冷處理后的聚四氟乙烯原料用粉碎機進行粉碎，粉碎后粒徑為100-1000 μ m ；3)將所述粉碎后的聚四氟乙烯原料放到電子加速器的循環小車上的密封腔內；4)密閉所述電子加速器，并開啟進氣機構，向所述循環小車上的聚四氟乙烯表面上通入臭氧，所通入的臭氧與所述托盤中聚四氟乙烯原料的重量比為0.3% ；5)開啟電子加速器，電子加速器產生高能電子束對聚四氟乙烯原料進行輻照，每
0.012m3聚四氟乙烯粉料(優選盛滿盤子，所盛聚四氟乙烯的厚度為12mm)的輻照劑量為400KGy，輻照次數為3次，每次輻照時間為5分鐘；6)將輻照后的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統，經過充分的粉碎和分級，得到粒徑在5 μ m以下的聚四氟乙烯超細粉。上述氣流粉碎機包括螺旋加料器、氣流噴嘴、粉碎室、分級室、引風機，氣流粉碎機的氣流噴嘴為拉瓦爾噴嘴。氣流粉碎機還具有干燥過濾裝置，位于噴嘴前。輻照好的聚四氟乙烯放入氣流粉碎機，通過螺旋加料器進入粉碎室，壓縮空氣通過特殊配置的超音速拉瓦爾噴嘴向粉碎室高速噴射，經輻照過的聚四氟乙烯細粉顆粒在超音速噴射流中加速，并在噴嘴交匯處反復沖擊、碰撞，達到粉碎。被粉碎的物料隨上升氣流進入分級室，由于分級轉子高速旋轉，粒子既受到分級轉子的離心力，又受到氣流粘性作用產生的向心力，當粒子受到的離心力大于向心力，即分級徑以上的粗粒子返回粉碎室繼續沖擊粉碎，分級徑以下的細粒子隨氣流進入旋風分離器、除塵器收集，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，大約在10%-20%，氣體由引風機排出。實施例三一種聚四氟乙烯超細粉的制備方法包括如下步驟:
I)將干燥后的聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝后置于液氮中，急冷后取出；2)將所述急冷處理后的聚四氟乙烯原料用粉碎機進行粉碎，粉碎后粒徑為100-1000 μ m ；3)將所述粉碎后的聚四氟乙烯原料放到電子加速器的循環小車上的密封腔內；4)密閉所述電子加速器，并開啟進氣機構，向所述循環小車上的聚四氟乙烯表面上通入臭氧，所通入的臭氧與所述托盤中聚四氟乙烯原料的重量比為0.5% ；5)開啟電子加速器，電子加速器產生高能電子束對聚四氟乙烯原料進行輻照，每
0.012m3聚四氟乙烯粉料(優選盛滿盤子，所盛聚四氟乙烯的厚度為12mm)的輻照劑量為300KGy，輻照次數為2次，每次輻照時間為3分鐘；6)將輻照后的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統，經過充分的粉碎和分級，得到粒徑在5 μ m以下的聚四氟乙烯超細粉。上述氣流粉碎機包括螺旋加料器、氣流噴嘴、粉碎室、分級室、引風機，氣流粉碎機的氣流噴嘴為拉瓦爾噴嘴。氣流粉碎機還具有干燥過濾裝置，位于噴嘴前。輻照好的聚四氟乙烯放入氣流粉碎機，通過螺旋加料器進入粉碎室，壓縮空氣通過特殊配置的超音速拉瓦爾噴嘴向粉碎室高速噴射，經輻照過的聚四氟乙烯細粉顆粒在超音速噴射流中加速，并在噴嘴交匯處反復沖擊、碰撞，達到粉碎。被粉碎的物料隨上升氣流進入分級室，由于分級轉子高速旋轉，粒子既受到分級轉子的離心力，又受到氣流粘性作用產生的向心力，當粒子受到的離心力大于向心力，即分級徑以上的粗粒子返回粉碎室繼續沖擊粉碎，分級徑以下的細粒子隨氣流進入旋風分離器、除塵器收集，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，大約在10%-20%，氣體由引風機排出。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
1.一種電子束結合臭氧制備PTFE超細粉的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)將干燥后的聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝后置于液氮中，急冷后取出； 2)將所述急冷處理后的聚四氟乙烯原料用粉碎機進行粉碎，粉碎后粒徑為100-1000 μ m ； 3)將所述粉碎后的聚四氟乙烯原料密封的放到電子加速器的循環小車上； 4)密閉所述電子加速器，并開啟進氣機構，向所述循環小車上放置聚四氟乙烯的密封腔內通入臭氧，所通入的臭氧與所述托盤中聚四氟乙烯原料的重量比為0.1%-0.5% ； 5)開啟電子加速器，電子加速器產生高能電子束對聚四氟乙烯原料進行輻照，輻照劑量為 300-500KGy ； 6)將輻照后的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統，經過充分的粉碎和分級，得到粒徑在5 μ m以下的聚四氟乙烯超細粉。
2.根據權利要求1所述的電子束結合臭氧制備PTFE超細粉的方法，其特征在于，所述電子加速器包括高頻振蕩器，與高頻振蕩器配合設置的輻照窗，位于輻照窗下方的密封腔，安置密封腔的循環小車和至少I個連通密封腔的進氣機構。
3.根據權利要求2所述的電子束結合臭氧制備PTFE超細粉的方法，其特征在于，所述電子加速器的能量為2Mev，束流為10MA，掃描均勻性為98%以上，掃描寬度為1000mm。
4.根據權利要求1所述的電子束結合臭氧制備PTFE超細粉的方法，其特征在于，所述通入的臭氧與所述托盤中聚四氟乙烯原料的重量比為0.3%。
5.根據權利要求1所述的電子束結合臭氧制備PTFE超細粉的方法，其特征在于，所述氣流粉碎系統包含氣流粉碎機，所述氣流粉碎機包含氣流噴嘴、粉碎室，壓縮空氣通過噴嘴高速噴射入粉碎室，在多股高壓氣流的交匯點處，經輻照過的所述聚四氟乙烯原料被反復碰撞、磨擦、剪切而粉碎。
6.根據權利要求5所述的電子束結合臭氧制備PTFE超細粉的方法，其特征在于，所述氣流粉碎系統還包含: 旋風分離器、除塵器和引風機； 所述氣流粉碎機還包含分級室，在粉碎室粉碎后的聚四氟乙烯在引風機作用下運動至分級室，在分級輪作用下，使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，不符合粒度要求的粗顆粒下降至粉碎室繼續粉碎。
7.根據權利要求6所述的電子束結合臭氧制備PTFE超細粉的方法，其特征在于，所述氣流粉碎機的氣流噴嘴為拉瓦爾噴嘴。
8.根據權利要求1-7中任一權利要求所述的電子束結合臭氧制備PTFE超細粉的方法，其特征在于，所述氣流粉碎機具有干燥過濾裝置，所述干燥過濾裝置位于噴嘴前。
全文摘要
一種電子束結合臭氧制備PTFE超細粉的方法，包括將干燥的聚四氟乙烯原料用耐低溫容器包裝后置于液氮中，急冷后取出；將急冷處理后的聚四氟乙烯原料用粉碎機進行粉碎；將所述粉碎后的聚四氟乙烯原料置于電子加速器的循環小車上；密閉所述電子加速器，并開啟進氣機構，向所述循環小車上的聚四氟乙烯表面上通入臭氧；開啟電子加速器，電子加速器產生高能電子束對聚四氟乙烯原料進行輻照，將輻照后的聚四氟乙烯放入氣流粉碎系統，經過充分的粉碎和分級，得到聚四氟乙烯超細粉。根據本發明提供的方法，可增加聚四氟乙烯的降解率或者降低輻照時間和輻照劑量也能達到相同的降解率，從而提高了生產效率，降低了生產成本。
文檔編號B02C21/00GK103191819SQ20131011571
公開日2013年7月10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