聚偏氟乙烯具有良好的耐化學(xué)腐蝕、耐高溫、耐氧化、耐氣候性、耐紫外 性、耐輻射性能,還有壓電性、熱電性等特殊性能,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,已成為氟樹脂中僅次于聚四氟乙烯的第二大品種,被廣泛應(yīng)用于化工設(shè)備、電子電 氣、水處理、太陽能和建筑涂料等領(lǐng)域。目前制造聚偏氟乙烯主要采用乳液法和懸浮法,其共同的特點(diǎn)是水作為聚合介質(zhì),從而在水中需要加入昂貴的助劑 輔助偏氟乙烯在介質(zhì)中聚合,聚合結(jié)束后這些助劑附著在聚合物顆粒上,在后續(xù)工序里必需用高純的去離子水洗滌4~5遍,才能夠?qū)⑦@些助劑沖洗干凈,從而不影響產(chǎn)品的性能。
PVDF樹脂根據(jù)其聚合方式的不同,主要有乳液聚合、懸浮聚合、溶液聚合和超臨界聚合等方法。其中以乳液聚合和懸浮聚合為主,而國內(nèi)企業(yè)PVDF生產(chǎn)普遍采用乳液聚合工藝。乳液聚合生產(chǎn)PVDF樹脂顆粒料的生產(chǎn)過程為:聚合→乳液稀釋冷卻→過濾→凝聚→洗滌→脫水→干燥→擠出造粒。
聚偏氟乙烯后處理的主要工序?yàn)槟郏挥型ㄟ^破乳凝聚,才能使得 PVDF 粒子從水相中析出沉淀。PVDF乳液不同于PTFE分散乳液,難以用機(jī)械攪拌方式破乳,因此,多數(shù)采用加凝聚劑的方法破乳,用的zui多的凝聚劑為氯化鈣。氯化鈣的加入,并且采用合適的凝聚溫度、攪拌轉(zhuǎn)速等可以得到理想粒徑分布的PVDF顆粒。然而,氯化鈣的殘留直接影響PVDF的外觀及電性能,需要在后處理洗滌工藝中將殘留的助劑(主要為氯化鈣)洗滌干凈。
PVDF樹脂脫水工藝現(xiàn)狀
國內(nèi)企業(yè)后處理洗滌PVDF的普遍采用抽濾工藝,抽濾的原理是在濾液出口處形成負(fù)壓作為過濾的推動(dòng)力使得液固分離,主要操作步驟為:抽濾槽接收物料→抽真空→抽濾脫水→加熱水?dāng)嚢琛檎婵铡貜?fù)操作→電導(dǎo)率合格→脫水干燥。判斷洗滌是否合格主要是根據(jù)測試出水電導(dǎo)率來確定,控制指標(biāo)為≤5μS/cm。抽濾洗滌的方式存在以下問題:
(1) 真空度的影響較大,容易在局部存在一些死角,使得局部破真空,抽濾效果不佳;
(2) 雖然每次取樣分析的出水電導(dǎo)率的指標(biāo)都達(dá)到要求,但存在死角的原因,不能保證徹底洗滌合格;
(3) 抽濾洗滌時(shí)間長,一批抽濾洗滌操作需12h,生產(chǎn)效率低;
(4) 需人工更換濾布,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,并且存在一定的安全隱患;
(5) 操作環(huán)境差,都是敞口操作,難免有雜質(zhì)進(jìn)入產(chǎn)品,影響產(chǎn)品質(zhì)量。
聚偏氟乙烯PVDF樹脂離心機(jī)水洗工藝
為了實(shí)現(xiàn)密閉連續(xù)洗滌,對(duì)原有抽濾洗滌工藝進(jìn)行優(yōu)化。工藝為:凝聚物料→1#洗滌槽→漿料泵→沉降式離心機(jī)→2#洗滌槽→漿料泵→沉降式離心機(jī)→1#洗滌槽→反復(fù)操作→電導(dǎo)率合格→刮刀式離心機(jī)→干燥。
聚偏氟乙烯PVDF樹脂后處理洗滌采用離心機(jī)工藝優(yōu)化后,產(chǎn)品外觀得到改善,洗滌時(shí)間大大縮短,洗滌效率提升,基本實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化操作,同時(shí)減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。但也出現(xiàn)了一些問題:
(1) 物料經(jīng)過沉降式離心機(jī)脫水分離后,出水有渾濁現(xiàn)象,分析水中PVDF樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.08%~0.09%,經(jīng)測算每批損失PVDF樹脂20kg左右,也造成環(huán)保排放問題。
(2) 離心機(jī)的母液出水口經(jīng)常容易堵塞,需經(jīng)常人工清理,人工強(qiáng)度大;
(3) 離心機(jī)的轉(zhuǎn)速控制需根據(jù)物料的含水率情況進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整頻率高,并且離心機(jī)濾袋需要人工定期清理。
聚偏氟乙烯PVDF樹脂過濾洗滌二合一水洗工藝
常規(guī)聚偏氟乙烯PVDF樹脂水洗工藝為多工位處理方法,增加了產(chǎn)品與環(huán)境接觸的機(jī)會(huì),使得被污染幾率提高而影響產(chǎn)品的性能。由于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn),采用過濾洗滌二合一在同一工位的工藝方法,可避免多工位操作而引起產(chǎn)品污染,可以使產(chǎn)品的純度得到較好的保證;另一方面也節(jié)約了不必要的能耗損失,降低了PVDF樹脂的生產(chǎn)成本。
常州百得研制的連續(xù)精制提純特種塑料的過濾洗滌干燥機(jī)組(專利號(hào):202121331911.4),解決傳統(tǒng)的特種工程塑料精制提純步驟繁瑣效率低的問題,從而提高物料過濾、洗滌、干燥機(jī)組的整體效率,保證生產(chǎn)的連續(xù)性,效率高,且能耗低、綠色環(huán)保,具有普適性,易于推廣。
連續(xù)化精制提純特種工程塑料專用過濾洗滌干燥機(jī)組 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
連續(xù)化過濾洗滌干燥機(jī)組可以在同一系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行過濾、洗滌和干燥全過程連續(xù)密閉操作,自動(dòng)出料,與傳統(tǒng)工藝相比有以下優(yōu)點(diǎn):
(1) 生產(chǎn)系統(tǒng)流程全密閉
從聚合物料漿固液分離開始到干燥結(jié)束的全封閉生產(chǎn)流程,該套設(shè)備是一個(gè)全封閉運(yùn)行的系統(tǒng),生產(chǎn)流程更加符合滿足精細(xì)化工大生產(chǎn)工藝要求規(guī)范,消除了粉塵揮發(fā)因素,使異物污染得到控制、降低了安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。
(2) 安全有保障
在溶劑純化除低聚物工藝中,使用過濾洗滌二合一替代離心機(jī)甩濾、洗滌槽,消除了離心機(jī)的安全風(fēng)險(xiǎn)。過濾洗滌二合一在過濾中可以充氮?dú)獗Wo(hù),安全風(fēng)險(xiǎn)極低。由于此生產(chǎn)系統(tǒng)全封閉運(yùn)行,能完全避免生產(chǎn)過程中溶劑對(duì)操作環(huán)境空氣的污染,同時(shí)能減少因與毒性物質(zhì)接觸而導(dǎo)致操作人員中毒事故的發(fā)生。在安全和職業(yè)健康呼聲日益高漲的今天,這一優(yōu)點(diǎn)更顯得重要。
(3) 更加環(huán)保
因?yàn)檎麄€(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)是全密閉系統(tǒng)的操作,因此物料和溶媒可以近乎100%的完全回收,避免因物料遺漏、遺留和溶劑揮發(fā)而引起的浪費(fèi),具有很大的經(jīng)濟(jì)效益,特別是處理物料和使用溶劑價(jià)值較高時(shí)更是如此。
(4) 操作簡單,自動(dòng)化程度高
各流程分階段進(jìn)行,安全措施齊全,操作人員經(jīng)過簡單培訓(xùn),即可以完成操作,而且大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。
(5) 產(chǎn)品質(zhì)量提高
由于此設(shè)備在洗滌操作時(shí)可以對(duì)濾餅進(jìn)行重新攪拌混懸,使濾餅中的雜質(zhì)可以得到非常徹底的清洗,有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。
(6) 適合大型化生產(chǎn)需要
過濾、洗滌、干燥能在同一套系統(tǒng)中完成,廠房空間也得到了zui大利用,在寸土寸金的時(shí)代,減少占地面積就可節(jié)約大量資金投入。此工藝更適合大型化生產(chǎn)需要,縮短流程,減少設(shè)備,減少廠房空間,降低工程投資,同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,有較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
(7) 清潔生產(chǎn)
此過濾洗滌干燥機(jī)可密閉運(yùn)行,并且裝配有粉塵捕集器,完全收集干燥后產(chǎn)生的粉塵,能滿足高潔凈度的生產(chǎn)操作要求??奢p松實(shí)現(xiàn)在線清洗操作,較傳統(tǒng)設(shè)備相比可減少清洗時(shí)的溶劑揮發(fā)和安全風(fēng)險(xiǎn)。