Polytetrafluorethylen (PTFE) wird in einem mehrstufigen chemischen Verfahren hergestellt, das mit der Rohstoffsynthese beginnt und mit der Polymerisation endet.Bei der Herstellung werden Tetrafluorethylen (TFE)-Monomere aus Chloroform und Flusssäure erzeugt, gefolgt von einer kontrollierten Polymerisation unter bestimmten Bedingungen.Zwei Hauptverfahren - die Suspensions- und die Dispersionspolymerisation - werden zur Herstellung verschiedener PTFE-Formen (Granulat/Paste) für unterschiedliche Anwendungen wie industrielle Beschichtungen oder kundenspezifische PTFE-Teile .Jeder Schritt erfordert eine präzise Temperaturkontrolle und Sicherheitsmaßnahmen aufgrund der Entflammbarkeit von TFE.Die Eigenschaften des Endprodukts (z. B. Antihaft-Oberfläche, chemische Beständigkeit) ergeben sich aus diesem sorgfältig abgestimmten Prozess.
Die wichtigsten Punkte erklärt:
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Vorbereitung des Rohmaterials
- Flussspat (Kalziumfluorid), Fluorwasserstoffsäure und Chloroform werden in einer Reaktionskammer kombiniert
- Erhitzt auf ~700°C zur Herstellung von Chlordifluormethan (R-22)
- R-22 unterliegt einer Pyrolyse bei 600-800°C zur Bildung von TFE-Gas
- Sicherheitshinweis :Die Polymerisation von TFE ist stark exotherm und muss mit Radikalinhibitoren stabilisiert werden.
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TFE-Reinigung
- Rohes TFE wird gewaschen, um saure Nebenprodukte zu entfernen.
- Destillation trennt TFE von nicht umgesetzten Verbindungen
- Verflüssigung zur Lagerung bei kontrollierten Temperaturen (-40°C)
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Polymerisationsmethoden
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Suspensionspolymerisation:
- TFE-Gas, das mit Initiatoren (z. B. Ammoniumpersulfat) durch entionisiertes Wasser geblasen wird
- Bildet 35-500μm große körnige Harzperlen
- Perlen werden getrocknet und gesintert, um zu Stäben/Rohren verarbeitet zu werden
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Dispersionspolymerisation:
- Verwendet Paraffinwachs als Stabilisator im Rührreaktor
- Erzeugt 0,2μm große PTFE-Partikel in milchiger Emulsion
- Koaguliert zu feinem Pulver für die Pastenextrusion
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Suspensionspolymerisation:
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Post-Polymerisations-Verarbeitung
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Granuliertes PTFE:
- Agglomeriert unter Druck (20-40 MPa)
- Vorgesintert bei 370°C für Formstabilität
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Feines Pulver:
- Gemischt mit Schmiermitteln (15-25% Kohlenwasserstoff) für Paste
- Extrudiert und dann bei 380°C gebacken, um das Schmiermittel zu entfernen
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Granuliertes PTFE:
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Parameter der Qualitätskontrolle
- Schmelzindex (MFI) zur Bestimmung des Molekulargewichts
- Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC) zur Überprüfung der Kristallinität
- Prüfung der Zugfestigkeit (Bereich 14-35 MPa)
- Prüfung der Durchschlagsfestigkeit (>60 kV/mm)
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Spezialisierte Produktionsvarianten
- Gefülltes PTFE: Während der Polymerisation werden Glasfasern/Kohle/Graphit eingearbeitet
- Poröses PTFE: Durch Recken des emulsionspolymerisierten Materials entstehen Mikroporen
- Beschichtungen:Mit Pigmenten vermischte Dispersionen für Sprühanwendungen
Während des gesamten Produktionszyklus steht die Temperaturkontrolle im Vordergrund - von der Pyrolyse bei 800 °C bis zum Sintern bei 380 °C - wobei jede Abweichung von 10 °C die Länge der Polymerkette um 15 % verändern kann.Moderne Anlagen verwenden automatisierte Systeme, um in kritischen Phasen Toleranzen von ±2°C einzuhalten.Haben Sie bedacht, wie sich die Wahl zwischen Suspensions- und Dispersionspolymerisation auf die mechanischen Eigenschaften des Endprodukts in Ihrer spezifischen Anwendung auswirkt?Dieser Entscheidungsbaum bestimmt oft, ob sich das PTFE als hochbelastbares Bauteil oder als dünne, flexible Beschichtung auszeichnen wird.
Zusammenfassende Tabelle:
| Produktionsphase | Wichtige Details |
|---|---|
| Vorbereitung des Rohmaterials | Flussspat, Fluorwasserstoffsäure und Chloroform werden bei ~700°C kombiniert, um TFE herzustellen. |
| TFE-Reinigung | Wäsche, Destillation und Verflüssigung bei -40°C zur Lagerung |
| Polymerisationsmethoden | Suspensions- (Granulatharz) oder Dispersionspolymerisation (feines Pulver) |
| Post-Polymerisations-Verarbeitung | PTFE-Granulat gesintert bei 370°C; feines Pulver extrudiert und gebacken bei 380°C |
| Qualitätskontrolle | MFI-, DSC-, Zugfestigkeits- und Durchschlagfestigkeitsprüfungen |
| Spezialisierte Varianten | Gefülltes PTFE, poröses PTFE und Beschichtungen für vielfältige Anwendungen |
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