Способ переработки отходов политетрафторэтилена
Владельцы патента RU 2437901:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к переработке отходов политетрафторэтилена (ПТФЭ) с получением дисперсных порошков для создания антикоррозийных, термоустойчивых и химически стойких покрытий. Способ включает процесс термодеструкции, процесс сублимации продуктов разложения, процесс конденсации. ПТФЭ предварительно смешивают с гидродифторидом аммония (NH4HF2) в соотношении от 99:1 до 2,3:1 по массе. Смесь выдерживают при 560-590°С в течение от 1 до 1,5 часов. Образованную газовую фазу при нагревании смеси собирают и конденсируют при 10-90°С. Изобретение позволяет получать дисперсный порошок с выходом более 60% и достаточной адгезионной способностью. 1 табл.
Изобретение относится к области переработки отходов политетрафторэтилена (ПТФЭ) и получения дисперсных порошков модифицированных азотосодержащими функциональными группами. В свою очередь, этот порошок может быть использован для создания антикоррозийных, химически стойких и термоустойчивых покрытий.
Известен способ получения дисперсного порошка: нагревание фторопластового материала до температуры 480-540°C с последующим испарением в токе инертного газа при времени пребывания продуктов реакции в зоне нагрева 0,2-0,3 сек с дальнейшей конденсацией мелкодисперсного порошка политетрафторэтилена на стенках реактора, охлаждаемых до 0-100°C [Патент РФ 1818328. Опубликован 30.05.1993 г.].
Недостаток способа заключается в том, что процесс термодеструкции протекает в атмосфере сухих инертных газов и целевой продукт обладает низкой поверхностной активностью.
Известен способ, по которому осуществляют термодеструкцию ПТФЭ при 480-540°C в потоке циркулирующих газообразных продуктов термодеструкции, содержащих 0,05-1 об.% ненасыщенного водой кислорода или 0,1-5 об.% насыщенного водой воздуха. Полученный ПТФЭ вводят в виде концентрированной суспензии, содержащей 1-85 мас.% ПТФЭ, в масляную композицию до эффективной концентрации ПТФЭ 0,1-20 мас.% [Патент РФ 2100376. Опубликовано: 27.12.1997 г.].
Недостаток способа заключается в том, что выход полезного продукта составляет 35-52%. Полученный по этому способу продукт не обладает достаточной адгезионной способностью, чтобы самостоятельно использоваться в качестве антикоррозионного покрытия.
Известный способ (способ прототип) переработки отходов заключается в термодеструкции полимера при 490-510°C в потоке газа. В результате деструкции получаются тонкодисперсный политетрафторэтилен и газообразные продукты деструкции, полученную смесь постоянно выводят из зоны реакции, отделяют тонкодисперсный ПТФЭ, а газообразные продукты возвращают в зону реакции и используют в качестве потока газа [Патент РФ 1775419. Опубликован 15.11.1992 г.].
Недостаток способа заключается в том, что выход полезного продукта составляет 22-51%.
Задачей изобретения является разработка способа переработки отходов ПТФЭ, обеспечивающей выход фторорганического порошка (ФОП) более 60% по сравнению с прототипом.
Поставленная задача решается тем, что ПТФЭ смешивают в соотношении от 99:1 до 2,3:1 по массе с гидродифторидом аммония NH4HF2 и нагревают до температуры 560-590°C и выдерживают при этой температуре от 1 до 1,5 часов.
Стружку ПТФЭ смешивают с NH4HF2 в различном соотношении и помещают в перегонную реторту. Реторту нагревают до температуры 560-590°C. При температуре ниже 560°C разложение ПТФЭ происходит медленно и процесс осуществить технологически сложно, при температуре выше 590°C происходит интенсивное испарение гидродифторида аммония со скоростью, значительно большей скорости испарения ПТФЭ. При нагреве исходной смеси происходит образование газов, которые создают атмосферу, состоящую из мономеров тетрафторэтилена, аммиака и фтороводорода. Газовую фазу собирают и конденсируют при температуре 10-90°C. Температурный интервал конденсации от 10 до 90°C объясняется использованием в качестве хладагента воды, технологические свойства которой как хладагента наиболее рационально использовать в указанном интервале температур.
Выход продукта в твердую фазу напрямую зависит от соотношения ПТФЭ:NH4HF2.
| Пример | Соотношение ПТФЭ:NH4HF2 | Выход ФОП с учетом вводимого NH4HF2, % |
| 1 | 99:1 | 23 |
| 2 | 32:1 | 27 |
| 3 | 19:1 | 28 |
| 4 | 9:1 | 35 |
| 5 | 4:1 | 64 |
| 6 | 2,3:1 | 64 |
Оптимальным соотношением ПТФЭ:NH4HF2 является 4:1, при котором выход мономера в полимер составляет 64%, что значительно превосходит все известные методы конденсационной полимеризации ПТФЭ.
Способ переработки отходов политетрафторэтилена, включающий процесс термодеструкции, процесс сублимации продуктов разложения, процесс конденсации, отличающийся тем, что политетрафторэтилен предварительно смешивают в соотношении от 99:1 до 2,3:1 по массе с гидродифторидом аммония NH4HF2 и выдерживают при температуре 560-590°С в течении от 1 до 1,5 ч, газовую фазу конденсируют при температуре 10-90°С.
