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雙螺桿擠出機(jī)的不穩(wěn)定端基原理及處理方法是什么？
乙烯基端基是由羧酸端基和不穩(wěn)定主鏈間的鍵在加熱或被施加剪切力的情況下產(chǎn)生雙螺桿擠出機(jī)處理不穩(wěn)定，在這個時(shí)候我們可以選擇去除羧酸端基、去除乙烯基端基等其它方法來解決這個問題，以下便是雙螺桿擠出機(jī)處理不穩(wěn)定端基原理及其解決方法的相關(guān)介紹。
雙螺桿擠出機(jī)的不穩(wěn)定端基原理是什么？
在FEP生產(chǎn)過程中，因水相聚合反應(yīng)體系采用的引發(fā)劑為過硫酸鹽如過硫酸銨或過硫酸鉀等，會在反應(yīng)過程中產(chǎn)生不穩(wěn)定末端基團(tuán)一羧酸末端。
該羧酸端基在熔融條件下，或在熔融捏合下轉(zhuǎn)變成乙烯基端基或酰氟端基。這些端基具有熱不穩(wěn)定性，會分解產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)，使得最終制品中產(chǎn)生氣泡或空隙，而且還會腐蝕加工設(shè)備。
另外在含氟聚合物的主鏈中與重復(fù)單元的鍵結(jié)合會產(chǎn)生不穩(wěn)定的鍵。例如作為TFE-HFP系共聚物的FEP，HFP之間的鍵不穩(wěn)定，在熔融捏合時(shí)通過施加機(jī)械力被切斷，產(chǎn)生不穩(wěn)定的乙烯基端基。最初雙螺桿擠出機(jī)主要起造粒的作用。
在造粒過程中，通過雙螺桿擠出機(jī)施加強(qiáng)剪切力，可以將HFP-HFP鍵切斷產(chǎn)生不穩(wěn)定端基。但在這種方法中，由于使用的是雙螺桿擠出機(jī)這種在短時(shí)間內(nèi)可以施加強(qiáng)剪切力的捏合機(jī)，將主鏈的不穩(wěn)定鍵切斷產(chǎn)生不穩(wěn)定乙烯基端基后反應(yīng)停止，對產(chǎn)生的不穩(wěn)定端基的處理不在雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行，現(xiàn)在，雙螺桿擠出機(jī)不但能造粒而且在此過程中能除去不穩(wěn)定末端基團(tuán)。
雙螺桿擠出機(jī)處理不穩(wěn)定的方法有哪些?
1、去除羧酸端基
去除羧酸端基的反應(yīng)見反應(yīng)式。該反應(yīng)在加熱條件下進(jìn)行，通常在2OO-45O~C。為了促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，有效方法是添加反應(yīng)促進(jìn)劑例如含有堿金屬、堿土金屬、銨鹽的化合物;或胺類、醇類、胺或其鹽等。使用堿金屬或堿土金屬化合物時(shí)成為CF2H末端;銨鹽或氨、胺類時(shí)端基為酰胺，溫度高時(shí)一部分成為一CF2H末端;醇類時(shí)端基為烷基脂。
反應(yīng)促進(jìn)劑添加量過多時(shí)，雖然對雙螺桿擠出機(jī)穩(wěn)定端基的穩(wěn)定化速度提高，但是不能完全排除聚合物的著色，且聚合物自身劣化，呈現(xiàn)熔融黏度降低的趨勢。比如在熔融混煉中，上述堿金屬元素或堿土金屬元素在質(zhì)量上小于等于熔融混煉物的 2ppm(10一g/g)。
殘留金屬在高溫下加工可能會使含氟聚合物的劣化和分解。該分解可能會產(chǎn)生變色、劣化以及堵塞噴嘴。在成型電線時(shí)這些情況會引起在噴嘴出口的表面產(chǎn)生分子片段，對工藝帶來負(fù)面影響。
還可能引起被覆層的裂紋或裂縫，即所謂的開裂，若發(fā)生開裂，停止被覆工藝、返工是不可缺少的，并且必須等待時(shí)間直到系統(tǒng)再次達(dá)到平衡。這樣就難以實(shí)現(xiàn)長的工作時(shí)間，造成生產(chǎn)率惡化。
2、去除乙烯基端基
生成羧酸端基可以按照上述的方法進(jìn)行處理。所以從上式可知，如果沒有氧存在的情況下，使反應(yīng)停止在乙烯基端基，而不會轉(zhuǎn)變成酰氟，使得處理變得復(fù)雜。然而乙烯基端基被加熱可以解聚合產(chǎn)生炭，使熔融捏合物變暗色 ，反應(yīng)方程式見反應(yīng)式。
為此在雙螺桿擠出機(jī)捏合機(jī)的穩(wěn)定化處理區(qū)域中運(yùn)轉(zhuǎn)優(yōu)選下述條件，即：(1)在含氧氣體的存在下。氧可以將乙烯基端基轉(zhuǎn)變?yōu)轷７嘶?，還可以將乙烯基端基解聚合產(chǎn)生的碳原子氧化成 CO，從經(jīng)濟(jì)方面考慮優(yōu)選直接使用空氣。(2)水的存在下。水使羧酸端基的穩(wěn)定化一CF2 H和將酰氟轉(zhuǎn)變?yōu)轸人帷?/span>
3、其它方法有很多，如：濕熱處理法、氟化處理法、甲酯化法 、鏈轉(zhuǎn)移劑法以及從根本上去除不穩(wěn)定端基源頭的采用有機(jī)過氧化物引發(fā)體系的方法，這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。日本大金公司通過改進(jìn)發(fā)明了采用雙螺桿擠出機(jī)除去FEP的不穩(wěn)定端基的方法。本文將對該方法作簡單介紹。
