一种聚合物表面氟化工艺制造技术

一种聚合物表面氟化工艺，该方法包括将聚合物制品和吸附剂放入氟化室中，将氟化炉中气体和聚合物制品加热到１０～８０℃，并将氟化炉抽真空和氮气置换；将氟气或氟氮气通入氟化炉中，控制氟气浓度在５％～５０％，氟化室压力控制在－０．０８ＭＰａ～０．１ＭＰａ，氟化炉中气体进行强制循环氟化室温度控制在１０～８０℃，反应２０～１２０ｍｉｎ。本发明专利技术可以有效提高聚合物表面的氟化效率，并使氟化层表面更深入、更均匀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚合物表面的处理工艺，尤其是一种聚合物表面氟化工艺。
技术介绍
聚合物制品是指聚乙烯、聚丙烯、橡胶等材料制成的油箱、容器、油管、薄膜等物 品。对聚合物表面进行氟化处理后，其表面可由碳氢结构转变为碳氟键结构，形成阻隔层与 整个聚合物基体以共价键键合，构成不可分割的整体。该阻隔层类似于聚四氟乙烯结构，具 有优良的阻隔和抗化学性能。目前，氟化处理聚合物表面主要包括在线氟化法和离线氟化法。在线氟化法主要 用于氟化瓶的生产，而对结构复杂、形状各异的聚合物制品则更多采用离线氟化法，氟化工 艺更安全、操作工艺弹性更大。美国专利US457687采用在氟化过程中，利用多次增减压力来促进氟化反应副产 物氟化氢从制品表面脱除，有助于氟化反应的深入。但操作工艺复杂，动力消耗大量增加， 对设备和系统的要求也大幅度提高。专利CN200510022396提出两步分段的氟化工艺，首先在20 60°C条件下制品与 0. 5 10. 0%的氟气反应0. 5 4. Ohr,然后再升温，于30 90°C条件下，制品与第一次氟 氮气用量的20 200%再次反应0. 5 5hr。这样反应较温和，制品的阻隔层更致密。但 两次氟化需要更长的反应时间，处理效率损失较大。专利技术的内容本专利技术提出的工艺是①将聚合物制品置干氟化炉(1)中，同时放置吸附剂(2)；②开启循环热水泵(3)和加热器(6)将氟化炉中气体和聚合物制品加热到10 80 0C ；③使用真空泵(4)将氟化炉抽真空；④使用高纯氮气或氩气置换氟化炉2 3遍；⑤将氟气或氟氮气通入氟化炉中，控制氟气浓度在5 % 50 %，氟化室压力控制 在-0. OSMPa 0. IMPa，使用强力内循环系统(5)对氟化炉中气体进行强制循环氟化室温度 控制在10 80°C，反应20 120min ；⑥抽空氟化室，并用高纯氮气或氩气置换2 3遍，抽空和置换气体经吸附和洗涤 净化后经过放空气体吸收器(7)排放；⑦取出氟化炉中的聚合物制品。⑧聚合物制品材料既可以是聚乙烯、聚丙烯材质、也可以是聚氯乙烯、聚氨酯、橡 胶等聚合物材料；所述聚合物制品既可以是油箱、桶、瓶等类型的包装容器，也可以是管状、 膜状、带状、板状、颗粒等形状物品。本专利技术的具体技术方案是，将220ml的HDPE油箱500只放入氟化炉中，同时放 入吸附剂3000kg;关闭炉门，使用循环热水将炉内加热到70°C，抽空并使用高纯氮气置换2次，通入20%氟氮气至氟化炉中压力为-0. 02MPa,开启氟化炉内气体强制循环，反应 20min，保持氟化炉内温度70 75°C。抽空炉内气体并使用高纯氮气置换2次，取出油箱， 观察油箱表面呈明显钝化效果，测定油箱表面含氟量315 μ g/cm2，将油箱装入93#乙醇汽 油，按EPA标准进行溶剂渗透试验，40°C恒温条件下渗透率0. 28g/m2. d，远低于EPA标准要 求。将500ml的 HDPE油箱250只放入氟化炉中，同时放入吸附剂2500g。关闭炉门， 使用循环热水将炉内加热到70°C，抽空并使用高纯氮气置换2次；通入10%氟氮气至氟化 炉中压力为-0. 02MPa,开启氟化炉内气体强制循环，反应40min，保持氟化炉内温度70 750C ；抽空炉内气体并使用高纯氮气置换2次，取出油箱；观察油箱表面呈明显钝化效果， 测定油箱表面含氟量280 μ g/cm2 ；将油箱装入93#乙醇汽油，按EPA标准进行溶剂渗透试 验，40°C恒温条件下渗透率0. 35g/m2. d，远低于EPA标准要求。将150ml的HDPE油箱800只放入氟化炉中，同时放入吸附剂2500g ；关闭炉门， 使用循环热水将炉内加热到50°C，抽空并使用高纯氮气置换2次；通入纯氟气至氟化炉中 压力为-O. 08MPa，然后通入高纯氮气至氟化炉内压力为-0. 04MPa，开启氟化炉内气体内部 强制循环，反应60min，保持氟化炉内温度50 55°C ；抽空炉内气体并使用高纯氮气置换2 次，取出油箱；观察油箱表面呈明显钝化效果，测定油箱表面含氟量305 μ g/cm2 ；将油箱装 入93#乙醇汽油，按EPA标准进行溶剂渗透试验，40°C恒温条件下渗透率0. 30g/m2. d，远低 于EPA标准要求。本专利技术的有益效果是先把聚合物制品升温至一定温度，可以使聚合物表面的分 子充分达到足够的活性，此时将氟气或氟氮气引入氟化炉中，氟气分子可以迅速与聚合物 分子反应形成致密的类聚四氟乙烯层，氟化层深度较深，从而提高聚合物表面的阻隔效果。 相比较两步法氟化反应，可以节约氟化时间，提高生产效率。本工艺采用强制内循环系统， 克服了以往工艺使用外循环系统风量小，氟化炉中容易出现气体滞留等不利因素。本工艺 使用的吸附剂，可以将氟化产生的杂质气体吸附，净化了炉中气体种类，可以使聚合物表面 清洁、干燥，更有利于氟气分子和聚合物表面的反应，氟化效果更好。说明书附图下面结合附图对本专利技术进一步进行说明。附图说明图1是，本专利技术设备工艺示意图。图中，氟化炉1，吸附剂2，循环热水泵3，真空泵4，强力内循环系统5，加热器6，放 空气体吸收器7。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术进一步进行说明。聚合物制品材料既可以是聚乙烯、聚 丙烯材质、也可以是聚氯乙烯、聚氨酯、尼龙等聚合物材料；所述聚合物制品既可以是油箱、 桶、瓶等类型的包装容器，也可以是管状、膜状、带状、板状、颗粒等形状物品。实施例1将220ml的HDPE油箱500只放入氟化炉中，同时放入吸附剂3000kg ；关闭炉门， 使用循环热水将炉内加热到70°C，抽空并使用高纯氮气置换2次，通入20%氟氮气至氟化 炉中压力为-0. 02MPa,开启氟化炉内气体强制循环，反应20min，保持氟化炉内温度70 75°C。抽空炉内气体并使用高纯氮气置换2次，取出油箱，观察油箱表面呈明显钝化效果，测定油箱表面含氟量315 μ g/cm2,将油箱装入93#乙醇汽油，按EPA标准进行溶剂渗透试 验，40°C恒温条件下渗透率0. 28g/m2. d，远低于EPA标准要求。实施例2将500ml的HDPE油箱250只放入氟化炉中，同时放入吸附剂2500g ；关闭炉门， 使用循环热水将炉内加热到70°C，抽空并使用高纯氮气置换2次；通入10%氟氮气至氟化 炉中压力为-0. 02MPa，开启氟化炉内气体强制循环，反应40min，保持氟化炉内温度70 750C ；抽空炉内气体并使用高纯氮气置换2次，取出油箱；观察油箱表面呈明显钝化效果， 测定油箱表面含氟量280 μ g/cm2 ；将油箱装入93#乙醇汽油，按EPA标准进行溶剂渗透试 验，40°C恒温条件下渗透率0. 35g/m2. d，远低于EPA标准要求。实施例3将150ml的HDPE油箱800只放入氟化炉中，同时放入吸附剂2500g ；关闭炉门， 使用循环热水将炉内加热到50°C，抽空并使用高纯氮气置换2次；通入纯氟气至氟化炉中 压力为-O. 08MPa，然后通入高纯氮气至氟化炉内压力为-0. 04MPa，开启氟化炉内气体内部 强制循环，反应60min，保持氟化炉内温度50 55°C ；抽空炉内气体并使用高纯氮气置换2 次，取出油箱；观察油箱表面呈明显钝化效果，测定油箱表面含氟量30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物表面氟化工艺，是由，氟化炉（１），吸附剂（２），循环热水泵（３），真空泵（４），强力内循环系统（５），加热器（６），放空气体吸收器（７）构成；其特征在于：将聚合物制品置于氟化炉（１）中，同时放置吸附剂（２）；　　开启循环热水（３）和加热器（６）将氟化炉中气体和聚合物制品加热到１０～８０℃；　　使用真空泵（４）将氟化炉抽真空；　　使用高纯氮气或氩气置换氟化炉２～３遍；　　将氟气或氟氮气通入氟化炉中，控制氟气浓度在５％～５０％，氟化室压力控制在－０．０８ＭＰａ～０．１ＭＰａ，开启强力内循环系统（５），氟化室温度控制在１０～８０℃，反应２０～１２０ｍｉｎ；抽空氟化室，并用高纯氮气或氩气置换２～３遍，抽空和置换气体经吸附和洗涤净化后经过放空气体吸收器（７）排放；　　取出氟化炉中的聚合物制品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩保国，崔武孝，阎晓冬，
申请(专利权)人：洛阳森蓝化工材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]