聚四氟乙烯废料的热解实验

聚四氟乙烯

摘　要:在自制的管式热解反应器中进行填充PTFE废料（含45％不锈钢粉）热分解实验，考察了废料的热解过程及主要因素的影响。结果表明，热解终温、终温持续时间、升温速率、粒径大小和氮气（热解气氛）气速对废料热解过程有影响，其中前3个因素的影响最为显著。对此影响显著的因素进行正交实验设计，得出最佳实验操作条件：热解终温550℃、热解终温持续时间20min、升温速率15K／min。在该操作条件下聚四氟乙烯废料热解产物有四氟乙烯、六氟丙烯和八氟环丁烷。产物可直接用于六氟丙烯的生产应用。
关键词:聚四氟乙烯 热解 影响因素 六氟丙烯
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聚四氟乙烯(PTFE)是氟塑料中应用最为广泛的一种，以其高度的化学稳定性、优异的耐大气老化性及不燃性而享有“塑料王”之称。由于PTFE本身的优良特性，其使用量在不断增加，使用范围也在扩大。2005年我国PTFE的表观消费量接近3万吨，主要应用在石油化工、电子、电气、机械等领域中。PTFE树脂在制造加工过程中，有40％～50％作为边角废料被丢弃，这样既污染环境，又造成资源浪费，其再生利用和再资源化问题一直受到人们重视。回收方法有物理回收法和化学回收法。
热解法适合处理各种PTFE废料，可彻底回收热解产生的有机氟化物和热解后残留的填充物。在热解反应中，温度是最重要的参数之一。国内外一些学者已就温度对固体废弃物热解产物的影响进行了研究。研究表明，低温热解通常会增加液体产物，较高的热解温度则会增加气体产量。有机聚合物可用于生产有用的烃类物质，如热解聚苯乙烯可得到苯乙烯单体，热解聚异丁烯酸甲酯可得到部分烃类和单体芳香类物质。除了温度因素外，热解持续时间、气氛流速、压力、反应器结构类型等也对热解过程起着不可忽视的作用。Lewis E E和Naylor MA在PTFE的热解研究中发现，四氟乙烯(TFE)的产量随压力降低而增加，压力极低时为热解的唯一产物；当压力较大时，TFE单体发生二次反应生成分子量较大的氟碳化物，TFE的产量下降，六氟丙烯(HFP)和八氟环丁烷(OFCB)所占比例提高。Simon CM和Kaminsky W使用流化床反应器对含不同填充剂的PFTE进行研究，发现在555~C时TFE、
HFP、OFCB 占的质量分数分别为76％、7．1％、5．2％。Egbert Meissner、AgnieszkaWr6blewska等使用两段反应器对PTFE进行热解实验，研究表明，温度600~C、压力13 332．2 Pa、进料率813 g／h、无氮时的条件是PTFE向TFE转化的最佳参数；
该实验在自制的反应器中研究聚四氟乙烯热解回收过程中各因素的影响，为回收利用提供了较好的工艺参数。