聚全氟乙烯-丙烯树脂的应用与合成

发布日期:2024/8/21 9:16:28

介绍

聚全氟乙烯-丙烯树脂，通常称为FEP（Fluorinated Ethylene Propylene），是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，其中六氟丙烯的含量大约在15%左右。

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聚全氟乙烯-丙烯树脂

特性

聚全氟乙烯-丙烯树脂以其优异的化学稳定性、不燃性、低摩擦系数和良好的电性能而著称。FEP具有较高的熔点，通常在250-270°C之间，这使得它可以通过一般的热塑性加工方法进行成型加工，如模压、挤出和注射成型。FEP的电绝缘性能与聚四氟乙烯（PTFE）非常相近，其介电系数在广泛的温度和频率范围内几乎不变，且非常低，大约为2.1左右。此外，FEP还具有良好的耐磨性，并且从低温到392°F（约200°C）均可使用。

应用

聚全氟乙烯-丙烯树脂是热塑性树脂，粘接性能好，加工性能好，同时有极好的耐高低温性能和极好的化学稳定性。其最杰出的性能是电绝缘性(例如，它的介电常数与聚四氟乙烯一样，为2.1)。优越的电绝缘性能和易加工性能、低火焰蔓延和低烟雾产生的特性，使其主要用作集成电路板和电线电缆中的绝缘材料。聚全氟乙丙烯可以用一般热塑性塑料的加工方法，如挤塑、模塑、喷涂加工法制成各种形态的制品，使其广泛应用于电子电气工业、化学工业、机械工业、国防工业、医学等。

合成

现有合成的缺点

专利PCT(WO)No.94/21696公开了采用有机引发剂，聚合过程中使用链转移剂为甲醇、CF2ClCF2CHCl F等。该合成方法合成聚全氟乙烯-丙烯树脂虽然熔点在250～270℃，而且该聚合过程采用有机过氧化物为引发剂，合成的FEP分子量分布较宽，容易造成材料在熔融加工过程中，因大分子链段熔融不完全，导致制品表面出现有裂纹或不光滑现象，影响了聚全氟乙丙烯使用性能。

US3528954公开了四氟乙烯和六氟丙烯混合单体在含氟有机溶剂中，用有机引发剂合成聚全氟乙丙烯，尽管所得聚全氟乙烯-丙烯树脂具有较高的热稳定性，然而该聚合反应采用溶剂聚合，聚合过程中使用大气臭氧破坏溶剂氟利昂-113作为聚合介质，虽然聚合物的熔点在250-270℃左右，但是由于聚合物的分子量分布较宽，在加工过程中只有通过提高加工温度才能满足聚合物满意的熔融度，所以需提高加工温度，不利于后期的加工应用。

新合成方法

余金龙[1]提供一种聚全氟乙烯-丙烯树脂的制备方法，其主要改进之处为，以四氟乙烯和六氟丙烯为原料，以乳液聚合法制备聚全氟乙丙烯树脂的过程中，首先采用过硫酸铵和过硫酸钾的复合引发剂来引发聚合反应，然后在链引发期采用过硫酸铵与过氧化丁二酸的复合引发剂来控制链的增长。具体步骤如下：

1)在50L的反应器中加入30L的去离子水，反应器应进行抽空处理，待其氧含量≤30ppm时，加入全氟辛酸盐35g，将反应器中的内容物加热到85℃。用初始混合单体四氟乙烯和六氟丙烯的比例为35:65(摩尔比)将反应器压力升至3.6MPa。链引发期加入15g过硫酸钾与过硫酸铵(质量比1：1)复合引发剂开始反应；

2)聚合反应开始后约30min，该聚合反应进入链增长期，加入8g过硫酸铵与过氧化丁二酸(质量比1：20)通过调节/补充补加混合单体使反应器内绝对压力维持在3 .5±0.02MPa之间，补加混合单体四氟乙烯和六氟丙烯的比例为95:5(摩尔比)，聚合过程反应时间约为2.5h，乳液固含量达到30％(质量百分数)左右，结束聚合反应，回收为反应单体，放乳液至凝聚桶。加入一定量的MgCl2凝聚。在100℃左右真空干燥。产生聚全氟乙烯-丙烯树脂约为8Kg，得率为80％。得到的材料分子量高，其熔融指数为4g/10min，分子量分布小，挥发分为0.1％，由此可以看出该材料具有较大的分子较和较小的分子量分布。树脂经双螺杆造粒呈透明，颗粒状，熔融温度约260℃，密度为2.15g/cm3，拉伸强度为25MPa，伸长率为380％。