低分子聚四氟乙烯分散乳液的开发_余作斌.pdf

化学工程与装备 2023 年 第 4 期 146 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 4 月 低分子聚四氟乙烯分散乳液的开发 低分子聚四氟乙烯分散乳液的开发 余作斌（福建三农新材料有限责任公司，福建 三明 365000）摘 要：摘 要：以四氟乙烯为原料、采用全氟辛酸铵和碳氢表面活性剂 TX-4 乳化剂混合溶液、过硫酸铵引发剂、乙醚为分子量调节剂制备低分子聚四氟乙烯分散乳液工艺。本文研究优化低分子聚四氟乙烯分散乳液的反应过程、工艺技术。关键词：关键词：低分子聚四氟乙烯；分子量调节剂；乳液；PTFE 前 言 前 言 低分子聚四氟乙烯乳液的制备国内较少见相关报道，国外资料报道也相当粗略，其制备方法有四氟乙烯聚合、热解反应、辐射裂解等1。低分子聚四氟乙烯的合成工艺各有优缺点。比较而言，四氟乙烯分散聚合工艺简单，设备要求不高，收率较高，更适宜工业化生产。如何通过工艺参数调整，控制聚合物聚合度，是产业化的重点所在。本文叙述采用分散聚合法，以四氟乙烯为原料、采用全氟辛酸铵和碳氢表面活性剂 TX-4 乳化剂混合溶液、过硫酸铵引发剂、乙醚为分子量调节剂制备低分子聚四氟乙烯分散乳液工艺2，研究优化低分子聚四氟乙烯分散乳液的反应过程、工艺技术。考察不同反应条件对分子量分布的影响。研究分子量调节剂用量对聚四氟乙烯分子量分布的影响。1 聚合反应中不同反应条件对分子量分布的影响 1 聚合反应中不同反应条件对分子量分布的影响 1.1 温度对分子量分布的影响 相对于聚合反应，反应温度影响聚合物的分子量，分子量反映出产品的品质。温度过低反应较慢使得产品分子量高；相反，温度过高会加快反应速度，反应过程难于控制。如图1所示，在温度范围为35113时反应速率和分子量分布。图 1 温度对单体反应速率和分子量分布的影响 图 1 温度对单体反应速率和分子量分布的影响 由图1可知，当温度较低时，不利于初级自由基的形成且分子运动缓慢，影响单体与单体自由基的扩散和反应，故反应速率较低；跟随反应温度的升高，单体自由基增多，单体及自由基运动活性增大，即分子运动活性增大，相应他们的扩散和碰撞反应概率提高，因此单体的反应速率也升高。但是温度达到某一临界点的时候，反应速率曲线逐步趋于水平，这是因为此时发生偶合链终止反应，随着反应的进行，偶合链终止反应逐渐增多，单体自由基减少，故反应速率先快后缓。随着温度的升高，分子量的大小分布缓慢趋于一致，因此分子量分布随着温度的升高呈下降趋势。1.2 反应压力对分子量分布的影响 对于聚合反应压力直接影响的是单体在体系中溶解度，即影响单体自由基和单体在体系中扩散和碰撞。常压下，单体在水中的溶解度较低，增大压力会使其溶解度增加，加快反应速率，进而影响分子量分布。但是压力过高，生产难于进行，反应难于控制。反应压力的控制要依据实际生产考虑，如图2为反应压力与分子量分布的影响。图 2 压力对单体反应速率和分子量分布的影响 图 2 压力对单体反应速率和分子量分布的影响 由图2可知当压力较低时单体溶解度较小，不利于单体自由基和单体碰撞致使单体的反应速率较低，随着压力的升高，体系单体溶解度增大，单体自由基和单体扩散及碰撞的概率增大，随之单体的反应速率及分子量分布提高。2 分子量调节剂用量对聚四氟乙烯分子量分布的影响 2 分子量调节剂用量对聚四氟乙烯分子量分布的影响 对于聚合反应，分子量调节剂直接影响聚合物的聚合度，而分子量分布体现聚合度，聚合物分子量反映着产品品质。为考察分子量调节剂对聚合物分子量分布的影响，对分子量调节剂用量进行了试验。其结果如图3所示。（下转第149页）（下转第149页）DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.04.011 王俊锋：机采井提高系统效率技术研究与应用 149 驱抽油机智能举升技术研究。工作原理：直驱抽油机传动系统通过电机正反转，带动减速箱齿轮和丝母旋转，进而带动滚珠丝杆、抽油杆和泵柱塞上下往复运动，举升井液至地面。技术优势：节省基础及安装，一次性投资降低 30%；维护保养点少，维护费用降低 40%；调参方便，无外露部件，实现更高效安全管理运行。3.3 大斜度井电动潜油隔膜泵举升 针对现有的无杆举升技术效率低、一次性投资大、受举升介质影响大等问题，开展了适用于水平井和大斜度径向井的电动潜油隔膜泵技术研究。形成日产液小于 10m3，扬程1600m 的适应大斜度井的电动潜油隔膜泵举升技术，现场试验 9 口井，系统效率 30%以上，免修期 2 年以上。3.4 难采储量高效举升 为解决常规举升工艺在难采储量无法实现高效举升的问题，攻关适用于平台井、水平井、小井眼井的高效举升工艺技术，配套智能化控制技术，降低投资和运行成本。初步形成难采储量高效举升工艺，建立 5 个示范区共 92 口井示范应用，与常规抽油机相比综合节电率 30%以上，平台井单井举升成本降低 20%以上。4 结 论 4 结 论（1）通过发明盘形低速大扭矩永磁电机，减少传动环节，提高传动效率，配套智能控制装置，实现了自动无级调参。目前已完成抽油机改造 611 口井，与改造前相比，平均系统效率提高 2.32%，综合节电率 14.69%，节能效果明显。有效解决了抽油机能耗高、维护工作量大等问题。（2）开展连续管采油作业一体化技术示范应用方案后，选择平台定向井和水平井，在 3 个区块开展 70 口井示范应用。系统效率提升 4.5%，节电率 50%以上；采油作业班组人员由 16 人减少至 8 人，作业效率由 3 天/口提高至 1 天/口。参考文献 参考文献 1 邓吉彬.抽油机井节能优化统一模型J.石油钻采工艺,2016,38(6):842-844.2 肖文生.大庆头台油田巧用“间抽”节支降耗J.石油机械,2016,44(10):78-79.3 徐达.应用抽油机用永磁半直驱同步拖动装置效果分析J.石油石化节能.2019,9(5):35-38.4 文龙,何山,王维庆,等.Halbach 阵列在直驱、半直驱风力发电机的应用J.可再生资源,2017,35(1):56-58.5 边洪涛.浅析螺杆泵驱动装置发生故障原因J.数字化用户,2018,24(31):54 6 韩春梅.螺杆泵采油技术的分析与应用J.化学工程与装备,2018(8):22-25.7 佟小峰.抽油机井能耗综合分析控制图的创立与应用J.油气田地面工程,2013(4):9.8 熊小伟,韩利宝,崔雪琳,等.G1 区抽油机井间抽制度摸索J.石油化工应用,2019,38(8):63-66.（上接第 146 页）_（上接第 146 页）_ 图 3 分子量调节剂用量对聚合物分子量分布的影响 图 3 分子量调节剂用量对聚合物分子量分布的影响 如图3可看出，随着分子量调节剂加入量的增加，聚合物的分子量分布降低。这是由于分子量调节剂的使用有利于调节聚合物的聚合度，可使聚合物分子量分布得到有效的控制。但其用量也不能过多，否则会严重降低聚合物的聚合度，使所得产品分子量偏低。3 结 论 3 结 论（1）通过试验探究并基于实际生产考虑，反应的工艺条件为：反应温度范围80105，反应压力范围1.82.1MPa。聚合物的分子量分布Mw/Mn可控制在1.52.0范围内。（2）比较了分子量调节剂的用量对聚合物分子量分布效果，初步筛选确定分子调节剂的使用量范围为0.550.65（wt.%）可有效控制聚合物的分子量分布。参考文献 参考文献 1 付成刚,王景东.低分子量聚四氟乙烯的开发与研究J.有机氟工业,2003(4):15-17.2 胡庆喜,孙百开,董金文,等.低分子聚四氟乙烯树脂的聚合方法：CN101215348P.