PVDF粉末的生產(chǎn)工藝主要有懸浮聚合法、乳液聚合法和溶液聚合法。以下是具體介紹:
懸浮聚合法
原料準(zhǔn)備:將偏氟乙烯(VDF)單體、引發(fā)劑(如偶氮二異丁腈等)、分散劑(如聚乙烯醇等)以及去離子水等加入到反應(yīng)釜中。
聚合反應(yīng):反應(yīng)釜經(jīng)過嚴(yán)格的除氧等預(yù)處理后,加熱至溫度(通常在50-150℃),并控制的壓力(一般為1-10MPa),引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基,引發(fā)VDF單體進(jìn)行聚合反應(yīng)。在反應(yīng)過程中,分散劑使VDF單體以小液滴的形式分散在水相中,避免單體聚合過程中發(fā)生凝聚,形成懸浮液體系。
后處理:反應(yīng)結(jié)束后,經(jīng)過減壓蒸餾等方式除去未反應(yīng)的單體,然后將懸浮液進(jìn)行過濾、洗滌,分散劑等雜質(zhì),后經(jīng)過干燥處理得到PVDF粉末。這種方法生產(chǎn)的PVDF粉末粒徑較大,一般在幾十微米到幾百微米之間,顆粒形狀較為規(guī)整,產(chǎn)品的純度較高,適合用于一些對粉末粒徑和純度要求較高的領(lǐng)域,如注塑、擠出等成型加工。
乳液聚合法
原料準(zhǔn)備:以VDF單體、乳化劑(如全氟辛酸銨等)、引發(fā)劑(如過硫酸鉀等)和去離子水為主要原料。乳化劑的作用是降低油水界面張力,使VDF單體在水相中形成穩(wěn)定的乳液。
聚合反應(yīng):將原料加入到反應(yīng)釜中,在的溫度(通常為30-80℃)和壓力(一般為0.5-5MPa)條件下,引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基,引發(fā)VDF單體在乳液滴中進(jìn)行聚合反應(yīng)。乳液聚合法的反應(yīng)速率較快,能夠得到高分子量的PVDF。
后處理:反應(yīng)完成后,通過破乳的方法使PVDF乳液凝聚成顆粒狀,常用的破乳方法有加入電解質(zhì)、改變pH值等。破乳后經(jīng)過過濾、洗滌、干燥等工序得到PVDF粉末。乳液聚合法生產(chǎn)的PVDF粉末粒徑較小,通常在幾微米到幾十微米之間,具有較高的比表面積和良好的分散性,適用于制備高性能的涂料、粘合劑以及鋰離子電池粘結(jié)劑等領(lǐng)域。
溶液聚合法
原料準(zhǔn)備:選用VDF單體、有機(jī)溶劑(如二甲基甲酰胺、二甲基亞砜等)和引發(fā)劑(如過氧化苯甲酰等)。有機(jī)溶劑作為反應(yīng)介質(zhì),能夠溶解VDF單體和引發(fā)劑,使聚合反應(yīng)在均相體系中進(jìn)行。
聚合反應(yīng):將原料加入到帶有攪拌裝置和回流裝置的反應(yīng)釜中,在的溫度(一般為60-120℃)和壓力(通常為1-5MPa)下進(jìn)行聚合反應(yīng)。溶液聚合法可以控制反應(yīng)條件,有利于合成具有特定結(jié)構(gòu)和性能的PVDF。
后處理:反應(yīng)結(jié)束后,通過蒸餾等方法除去有機(jī)溶劑和未反應(yīng)的單體,然后將得到的PVDF溶液進(jìn)行沉淀、過濾、洗滌和干燥處理,得到PVDF粉末。溶液聚合法生產(chǎn)的PVDF粉末具有較好的溶解性和加工性能,在一些領(lǐng)域,如制備高性能的分離膜、光學(xué)材料等方面有的優(yōu)勢。
不同的生產(chǎn)工藝會對PVDF粉末的性能產(chǎn)生影響,如分子量、粒徑分布、結(jié)晶度等。在實際生產(chǎn)中,需要根據(jù)產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域和性能要求,選擇合適的生產(chǎn)工藝,并對工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和控制,以生產(chǎn)出高質(zhì)量的PVDF粉末。