氟树脂基本知识介绍6

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3. 聚氟乙烯

聚氟乙烯(PVF)是氟乙烯的均聚产物：

聚合机理属自由基引发的加成聚合，能生成头-头、尾-尾和头-尾结合的2种构型。氟乙烯的聚合活性不如氯乙烯。与其他含氟乙烯相比，氟乙烯是一种不易聚合的单体，一般在高温高压下，并且有聚合引发剂和催化剂的共同作用或在γ射线的作用下进行悬浮聚合。这是因为氟的负电性高，氟乙烯的沸点低而临界温度高，使它的聚合需在高压下才行，就像乙烯的聚合那样。对于氟乙烯的聚合过程来说，引发剂的选择至关重要，它不仅影响聚氟乙烯的热稳定性、润湿性和加工性能，而且也对聚合温度、压力、时间、转化率和产物的分子量有直接影响。常用引发剂有过氧化苯甲酰、α, α′-偶氮二异丁腈、α, α′-偶氮-α, γ-二甲基戊腈、α, α′-偶氮-α, γ二异丁基联甲苯酰盐酸盐、α, α′-偶氮-α, γ, γ三甲基戊腈、甲基戊腈、乙酐、β-丁酐、过硫酸铵等。氟乙烯的聚合与反应温度、压力和杂质含量密切相关。以α, α′-偶氮-α,γ二异丁基联甲苯酰盐酸盐为引发剂时，在70～80℃聚合时转化率最高。随着压力增加，引发剂的效率和聚氟乙烯的分子量随之增大。氟乙烯的聚合方法可采用本体聚合和溶液聚合，但更多采用悬浮聚合和乳液聚合法。

（1）悬浮聚合法

在悬浮剂作用下让液相氟乙烯悬浮在水中，在低于其临界温度下，用有机过氧化物如过氧化二碳酸二异丙酯作引发剂进行聚合。悬浮反应也能用紫外线和离子辐射而激发聚合。悬浮剂是水溶性聚合物如纤维素酯、羧甲基纤维素、聚乙烯醇，及碳酸镁、碳酸钡之类的无机物。

合成实例：不锈钢反应釜用N2置换，加入150质量份无乙炔的氟乙烯单体，150质量份脱过空气的蒸馏水，0.150质量份的2,2′-偶氮二异丁睛，在1h内将反应液加热到70℃并搅拌，在8.2 MPa压力下保持18h，得到75. 8份白色聚氟乙烯树脂。

(2) 乳液聚合法

氟乙烯乳液聚合时的温度和压力可比悬浮聚合时低。在水乳液中聚合有利于移去反应热，便于控制反应而提高树脂的分子质量、反应速率和得率。乳化剂为脂肪醇硫酸酯和磺酸酯、脂肪酸碱盐。含有7~8个氟原子的全氟代羧酸是氟乙烯乳液聚合时的高效乳化剂，它的特点是形成胶束的临界含量低，能确保聚氟乙烯的热性能和化学稳定性。

合成实例：在搅拌的高压釜内加人200质量份水，100质量份氟乙烯单体，0. 6质量份全氟代羧酸，0.2质量份过硫酸钱及3质量份水玻璃，加热混合物至46℃，4.3MPa下保持8h后加人电解质，让它破乳沉淀，即可得到产率高达95%的白色聚氟乙烯粉末树脂。