專利名稱：一種聚合物表面氟化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物表面的處理工藝，尤其是一種聚合物表面氟化工藝。
背景技術(shù)：
聚合物制品是指聚乙烯、聚丙烯、橡膠等材料制成的油箱、容器、油管、薄膜等物 品。對聚合物表面進行氟化處理后，其表面可由碳氫結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樘挤I結(jié)構(gòu)，形成阻隔層與 整個聚合物基體以共價鍵鍵合，構(gòu)成不可分割的整體。該阻隔層類似于聚四氟乙烯結(jié)構(gòu)，具 有優(yōu)良的阻隔和抗化學(xué)性能。目前，氟化處理聚合物表面主要包括在線氟化法和離線氟化法。在線氟化法主要 用于氟化瓶的生產(chǎn)，而對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀各異的聚合物制品則更多采用離線氟化法，氟化工 藝更安全、操作工藝彈性更大。美國專利US457687采用在氟化過程中，利用多次增減壓力來促進氟化反應(yīng)副產(chǎn) 物氟化氫從制品表面脫除，有助于氟化反應(yīng)的深入。但操作工藝復(fù)雜，動力消耗大量增加， 對設(shè)備和系統(tǒng)的要求也大幅度提高。專利CN200510022396提出兩步分段的氟化工藝，首先在20 60°C條件下制品與 0. 5 10. 0%的氟氣反應(yīng)0. 5 4. Ohr,然后再升溫，于30 90°C條件下，制品與第一次氟 氮氣用量的20 200%再次反應(yīng)0. 5 5hr。這樣反應(yīng)較溫和，制品的阻隔層更致密。但 兩次氟化需要更長的反應(yīng)時間，處理效率損失較大。發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明提出的工藝是①將聚合物制品置干氟化爐(1)中，同時放置吸附劑(2)；②開啟循環(huán)熱水泵(3)和加熱器(6)將氟化爐中氣體和聚合物制品加熱到10 80 0C ；③使用真空泵(4)將氟化爐抽真空；④使用高純氮氣或氬氣置換氟化爐2 3遍；⑤將氟氣或氟氮氣通入氟化爐中，控制氟氣濃度在5 % 50 %，氟化室壓力控制 在-0. OSMPa 0. IMPa，使用強力內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)(5)對氟化爐中氣體進行強制循環(huán)氟化室溫度 控制在10 80°C，反應(yīng)20 120min ；⑥抽空氟化室，并用高純氮氣或氬氣置換2 3遍，抽空和置換氣體經(jīng)吸附和洗滌 凈化后經(jīng)過放空氣體吸收器(7)排放；⑦取出氟化爐中的聚合物制品。⑧聚合物制品材料既可以是聚乙烯、聚丙烯材質(zhì)、也可以是聚氯乙烯、聚氨酯、橡 膠等聚合物材料；所述聚合物制品既可以是油箱、桶、瓶等類型的包裝容器，也可以是管狀、 膜狀、帶狀、板狀、顆粒等形狀物品。本發(fā)明的具體技術(shù)方案是，將220ml的HDPE油箱500只放入氟化爐中，同時放 入吸附劑3000kg;關(guān)閉爐門，使用循環(huán)熱水將爐內(nèi)加熱到70°C，抽空并使用高純氮氣置換2次，通入20%氟氮氣至氟化爐中壓力為-0. 02MPa,開啟氟化爐內(nèi)氣體強制循環(huán)，反應(yīng) 20min，保持氟化爐內(nèi)溫度70 75°C。抽空爐內(nèi)氣體并使用高純氮氣置換2次，取出油箱， 觀察油箱表面呈明顯鈍化效果，測定油箱表面含氟量315 μ g/cm2，將油箱裝入93#乙醇汽 油，按EPA標準進行溶劑滲透試驗，40°C恒溫條件下滲透率0. 28g/m2. d，遠低于EPA標準要 求。將500ml的 HDPE油箱250只放入氟化爐中，同時放入吸附劑2500g。關(guān)閉爐門， 使用循環(huán)熱水將爐內(nèi)加熱到70°C，抽空并使用高純氮氣置換2次；通入10%氟氮氣至氟化 爐中壓力為-0. 02MPa,開啟氟化爐內(nèi)氣體強制循環(huán)，反應(yīng)40min，保持氟化爐內(nèi)溫度70 750C ；抽空爐內(nèi)氣體并使用高純氮氣置換2次，取出油箱；觀察油箱表面呈明顯鈍化效果， 測定油箱表面含氟量280 μ g/cm2 ；將油箱裝入93#乙醇汽油，按EPA標準進行溶劑滲透試 驗，40°C恒溫條件下滲透率0. 35g/m2. d，遠低于EPA標準要求。將150ml的HDPE油箱800只放入氟化爐中，同時放入吸附劑2500g ；關(guān)閉爐門， 使用循環(huán)熱水將爐內(nèi)加熱到50°C，抽空并使用高純氮氣置換2次；通入純氟氣至氟化爐中 壓力為-O. 08MPa，然后通入高純氮氣至氟化爐內(nèi)壓力為-0. 04MPa，開啟氟化爐內(nèi)氣體內(nèi)部 強制循環(huán)，反應(yīng)60min，保持氟化爐內(nèi)溫度50 55°C ；抽空爐內(nèi)氣體并使用高純氮氣置換2 次，取出油箱；觀察油箱表面呈明顯鈍化效果，測定油箱表面含氟量305 μ g/cm2 ；將油箱裝 入93#乙醇汽油，按EPA標準進行溶劑滲透試驗，40°C恒溫條件下滲透率0. 30g/m2. d，遠低 于EPA標準要求。本發(fā)明的有益效果是先把聚合物制品升溫至一定溫度，可以使聚合物表面的分 子充分達到足夠的活性，此時將氟氣或氟氮氣引入氟化爐中，氟氣分子可以迅速與聚合物 分子反應(yīng)形成致密的類聚四氟乙烯層，氟化層深度較深，從而提高聚合物表面的阻隔效果。 相比較兩步法氟化反應(yīng)，可以節(jié)約氟化時間，提高生產(chǎn)效率。本工藝采用強制內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)， 克服了以往工藝使用外循環(huán)系統(tǒng)風(fēng)量小，氟化爐中容易出現(xiàn)氣體滯留等不利因素。本工藝 使用的吸附劑，可以將氟化產(chǎn)生的雜質(zhì)氣體吸附，凈化了爐中氣體種類，可以使聚合物表面 清潔、干燥，更有利于氟氣分子和聚合物表面的反應(yīng)，氟化效果更好。說明書附圖下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步進行說明。

圖1是，本發(fā)明設(shè)備工藝示意圖。圖中，氟化爐1，吸附劑2，循環(huán)熱水泵3，真空泵4，強力內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)5，加熱器6，放 空氣體吸收器7。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步進行說明。聚合物制品材料既可以是聚乙烯、聚 丙烯材質(zhì)、也可以是聚氯乙烯、聚氨酯、尼龍等聚合物材料；所述聚合物制品既可以是油箱、 桶、瓶等類型的包裝容器，也可以是管狀、膜狀、帶狀、板狀、顆粒等形狀物品。實施例1將220ml的HDPE油箱500只放入氟化爐中，同時放入吸附劑3000kg ；關(guān)閉爐門， 使用循環(huán)熱水將爐內(nèi)加熱到70°C，抽空并使用高純氮氣置換2次，通入20%氟氮氣至氟化 爐中壓力為-0. 02MPa,開啟氟化爐內(nèi)氣體強制循環(huán)，反應(yīng)20min，保持氟化爐內(nèi)溫度70 75°C。抽空爐內(nèi)氣體并使用高純氮氣置換2次，取出油箱，觀察油箱表面呈明顯鈍化效果，測定油箱表面含氟量315 μ g/cm2,將油箱裝入93#乙醇汽油，按EPA標準進行溶劑滲透試 驗，40°C恒溫條件下滲透率0. 28g/m2. d，遠低于EPA標準要求。實施例2將500ml的HDPE油箱250只放入氟化爐中，同時放入吸附劑2500g ；關(guān)閉爐門， 使用循環(huán)熱水將爐內(nèi)加熱到70°C，抽空并使用高純氮氣置換2次；通入10%氟氮氣至氟化 爐中壓力為-0. 02MPa，開啟氟化爐內(nèi)氣體強制循環(huán)，反應(yīng)40min，保持氟化爐內(nèi)溫度70 750C ；抽空爐內(nèi)氣體并使用高純氮氣置換2次，取出油箱；觀察油箱表面呈明顯鈍化效果， 測定油箱表面含氟量280 μ g/cm2 ；將油箱裝入93#乙醇汽油，按EPA標準進行溶劑滲透試 驗，40°C恒溫條件下滲透率0. 35g/m2. d，遠低于EPA標準要求。實施例3將150ml的HDPE油箱800只放入氟化爐中，同時放入吸附劑2500g ；關(guān)閉爐門， 使用循環(huán)熱水將爐內(nèi)加熱到50°C，抽空并使用高純氮氣置換2次；通入純氟氣至氟化爐中 壓力為-O. 08MPa，然后通入高純氮氣至氟化爐內(nèi)壓力為-0. 04MPa，開啟氟化爐內(nèi)氣體內(nèi)部 強制循環(huán)，反應(yīng)60min，保持氟化爐內(nèi)溫度50 55°C ；抽空爐內(nèi)氣體并使用高純氮氣置換2 次，取出油箱；觀察油箱表面呈明顯鈍化效果，測定油箱表面含氟量305 μ g/cm2 ；將油箱裝 入93#乙醇汽油，按EPA標準進行溶劑滲透試驗，40°C恒溫條件下滲透率0. 30g/m2. d，遠低 于EPA標準要求。
權(quán)利要求
一種聚合物表面氟化工藝，是由，氟化爐(1)，吸附劑(2)，循環(huán)熱水泵(3)，真空泵(4)，強力內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)(5)，加熱器(6)，放空氣體吸收器(7)構(gòu)成；其特征在于將聚合物制品置于氟化爐(1)中，同時放置吸附劑(2)；開啟循環(huán)熱水(3)和加熱器(6)將氟化爐中氣體和聚合物制品加熱到10～80℃；使用真空泵(4)將氟化爐抽真空；使用高純氮氣或氬氣置換氟化爐2～3遍；將氟氣或氟氮氣通入氟化爐中，控制氟氣濃度在5％～50％，氟化室壓力控制在-0.08MPa～0.1MPa，開啟強力內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)(5)，氟化室溫度控制在10～80℃，反應(yīng)20～120min；抽空氟化室，并用高純氮氣或氬氣置換2～3遍，抽空和置換氣體經(jīng)吸附和洗滌凈化后經(jīng)過放空氣體吸收器(7)排放；取出氟化爐中的聚合物制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種聚合物表面氟化工藝，其特征在于將220ml的HDPE 油箱500只放入氟化爐中，同時放入吸附劑3000kg;關(guān)閉爐門，使用循環(huán)熱水將爐內(nèi)加熱到 700C，抽空并使用高純氮氣置換2次，通入20%氟氮氣至氟化爐中壓力為-0. 02MPa,開啟氟 化爐內(nèi)氣體強制循環(huán)，反應(yīng)20min，保持氟化爐內(nèi)溫度70 75°C。抽空爐內(nèi)氣體并使用高 純氮氣置換2次，取出油箱，觀察油箱表面呈明顯鈍化效果，測定油箱表面含氟量315 μ g/ cm2，將油箱裝入93#乙醇汽油，按EPA標準進行溶劑滲透試驗，40°C恒溫條件下滲透率 0. 28g/m2. d，遠低于EPA標準要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種聚合物表面氟化工藝，其特征在于將500ml的HDPE 油箱250只放入氟化爐中，同時放入吸附劑2500g。關(guān)閉爐門，使用循環(huán)熱水將爐內(nèi)加熱到 70°C，抽空并使用高純氮氣置換2次；通入10%氟氮氣至氟化爐中壓力為-0. 02MPa，開啟氟 化爐內(nèi)氣體強制循環(huán)，反應(yīng)40min，保持氟化爐內(nèi)溫度70 75V ；抽空爐內(nèi)氣體并使用高 純氮氣置換2次，取出油箱；觀察油箱表面呈明顯鈍化效果，測定油箱表面含氟量280 μ g/ cm2 ；將油箱裝入93#乙醇汽油，按EPA標準進行溶劑滲透試驗，40°C恒溫條件下滲透率 0. 35g/m2. d，遠低于EPA標準要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種聚合物表面氟化工藝，其特征在于將150ml的HDPE 油箱800只放入氟化爐中，同時放入吸附劑2500g ；關(guān)閉爐門，使用循環(huán)熱水將爐內(nèi)加熱到 50°C，抽空并使用高純氮氣置換2次；通入純氟氣至氟化爐中壓力為-0. 08MPa，然后通入高 純氮氣至氟化爐內(nèi)壓力為-0. 04MPa，開啟氟化爐內(nèi)氣體內(nèi)部強制循環(huán)，反應(yīng)60min，保持氟 化爐內(nèi)溫度50 55°C ；抽空爐內(nèi)氣體并使用高純氮氣置換2次，取出油箱；觀察油箱表面 呈明顯鈍化效果，測定油箱表面含氟量305 μ g/cm2 ；將油箱裝入93#乙醇汽油，按EPA標準 進行溶劑滲透試驗，40°C恒溫條件下滲透率0. 30g/m2. d，遠低于EPA標準要求。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種聚合物表面氟化工藝，其特征在于所述聚合物制品 材料既可以是聚乙烯、聚丙烯材質(zhì)、也可以是聚氯乙烯、聚氨酯、橡膠等聚合物材料；所述聚 合物制品既可以是油箱、桶、瓶類型的包裝容器，也可以是管狀、膜狀、帶狀、板狀、顆粒等形 狀的物品。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種聚合物表面氟化工藝，其特征在于用于聚合物表面 處理的氟化劑，既可以是氟氮混合氣，也可以是純氟氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種聚合物表面氟化工藝，其特征在于聚合物氟化過程中，使用內(nèi)部氣體強力循環(huán)系統(tǒng)，促使內(nèi)部氣體形成湍流。
全文摘要
一種聚合物表面氟化工藝，該方法包括將聚合物制品和吸附劑放入氟化室中，將氟化爐中氣體和聚合物制品加熱到10～80℃，并將氟化爐抽真空和氮氣置換；將氟氣或氟氮氣通入氟化爐中，控制氟氣濃度在5％～50％，氟化室壓力控制在-0.08MPa～0.1MPa，氟化爐中氣體進行強制循環(huán)氟化室溫度控制在10～80℃，反應(yīng)20～120min。本發(fā)明可以有效提高聚合物表面的氟化效率，并使氟化層表面更深入、更均勻。
文檔編號C08J7/12GK101880401SQ20101020855
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者崔武孝, 閻曉冬, 韓保國 申請人:洛陽森藍化工材料科技有限公司