乳化剂体系下的聚四氟乙烯树脂乳胶粒子微观形貌 .pdfVIP

乳化剂体系下的聚四氟乙烯树脂乳胶粒子微观形貌

宋亦兰;李慧;李俊玲;罗源军;李斌

【摘要】选用市面上销量较大的3种高分子乳化剂,用种子乳液法制备聚四氟乙烯

(PTFE)分散乳液.用扫描电镜观察了种子乳液的微观形貌,通过研究乳化剂的红外图

谱确定其主要官能团,并分析了不同乳化剂体系下PTFE分散乳液乳胶粒的粒径及

形貌变化.结果表明,乳化剂TO-1控制下的乳液粒径在240~270nm,粒径分布均匀,

且结构内不含苯环,属于环保型表面活性剂,是性能优良的高分子乳化剂.

【期刊名称】《化工生产与技术》

【年(卷),期】2016(023)004

【总页数】3页(P7-9)

【关键词】乳化剂;种子乳液法;粒径;微观形貌;聚四氟乙烯

【作者】宋亦兰;李慧;李俊玲;罗源军;李斌

【作者单位】中昊晨光化工研究院有限公司,四川富顺643200;中昊晨光化工研究

院有限公司,四川富顺643200;中昊晨光化工研究院有限公司,四川富顺643200;

中昊晨光化工研究院有限公司,四川富顺643200;中昊晨光化工研究院有限公司,四

川富顺643200

【正文语种】中文

【中图分类】TQ325.4

聚四氟乙烯（PTFE）树脂是热塑性树脂中非常重要的品种，具有优异的介电性能、

化学稳定性、耐高温性及耐侯性，被广泛应用于高使用温度下的棒材、板材、挤管、

生料带及电缆料的制作[1-2]。工业上，用于制作长挤出管材或棒材的PTFE树脂

多采用分散聚合法生产[3]。

分散聚合过程分为单体在水中的传质过程和水中的乳液聚合过程[4]。PTFE不溶于

水，当四氟乙烯（TFE）单体气体扩散进入水溶液，在引发剂作用下开始聚合形成

PTFE粒子，在表面活性剂全氟辛酸铵的作用下，从水相中沉淀出来，形成PTFE

预乳化液，向预乳化液中加入高分子乳化剂，在水相中形成胶束，使种子乳液中的

乳胶粒子稳定生长。PTFE乳胶粒子的粒径分布及其形貌将在很大程度上影响树脂

的后续加工性能，如挤出压力、加工温度等，继而影响其使用性能。因此，在乳液

聚合过程中，如何选择适当的高分子乳化剂对粒子形貌的控制起到至关重要的作用

[5-8]。

本研究选择了市面上销量较大的3种高分子乳化剂，分别观察其乳化剂体系下的

PTFE次级粒子的微观形貌，研究其对初级粒子形貌的控制机理。

1.1原料和试剂

TFE单体，质量分数≥99.8%；过硫酸铵，分析纯；石蜡，食品级；全氟辛酸铵，

结晶点≥37℃；去离子水，电导率≥10MΩ。乳化剂：TO-1、TSX、NP，水的质

量分数均≤1%。

1.2设备和仪器

MIRA3型扫描电子显微镜（SEM），TENSOR27型红外波谱仪（IR），Q150R

型离子溅射仪，M500SMT型超声清洗仪，KXH-101-2AB型恒温干燥箱。

1.3实验方法

1）向反应器中加入蒸馏水和全氟辛酸铵，水浴加热至一定温度，在高速搅拌下通

入单体TFE，得到稳定的预乳化液，备用。

2）将高分子乳化剂、pH值调节剂、水放入三口烧瓶中，水浴加热，在高速搅拌

下向预乳化液中滴加高分子乳化剂，回流一定时间，然后冷却，用氨水调节pH

值，即可得PTFE乳液。

1.4表征和分析

乳化剂结构分析：用KBr盐片表面涂膜，红外灯下干燥后，用TR模式检测浓缩乳

化剂的红外光谱。

乳胶粒子微观形貌分析：将乳液用蒸馏水稀释1000倍，在室温下超声5min，

取0.3mL稀释后的乳液于SEM样品台上，60℃恒温烘干，离子溅射100s。

SEM观测形貌。

2.1种子乳液粒子形态

图1为PTFE种子乳液围观形貌。

由图1可以看出，乳液粒径较小，但粒径分布较宽，粒子初级形态不一，存在球

形、椭球型、六角形、棒状等多种粒子形态。乳胶粒间易结团，粒子形貌分界不清

晰。因此，在种子乳液粒子生长过程中，需加入高分子乳化剂，控制乳胶粒的生长

形貌及其粒径，保证其在应用中的优良性能。

2.2高分子乳化剂结构分析

图2从上到下依次分别是乳化剂TSX、NP、TO-1的红外光谱。

由图2可以看出，3种乳化剂在多处相同出峰位置均有吸收，如3038cm-1和2

871cm-1处的强的吸收峰，这是典型的－CH3和－CH2的特征吸收峰[9-10]；1

102cm-1处的强吸收峰为醚的－C－O的振动峰，952