ポリテトラフルオロエチレン、PTFEの重合

ポリテトラフルオロエチレンは、多くの用途に使用されるテトラフルオロエチレンの合成フッ素ポリマーです。PTFE ベースのフォーミュラの最もよく知られたブランド名は、Chemours のポリマーです。融点: 620.3°F (326.8°C); 式: (C2F4)n; 密度: 2.2 g/cm3; IUPAC ID: ポリ(1,1,2,2-テトラフルオロエチレン)。

PTFE は、バッチプロセスでの TFE の付加重合による水性媒体中でのフリーラジカル重合機構によって製造されます。重合開始剤は通常、過硫酸アンモニウムや二コハク酸過酸化物などの水溶性過酸化物である。低温重合にはレドックス触媒が使用されます。PTFE は、界面活性剤を使用しない懸濁 (またはスラリー) 重合によって粒状樹脂を得るか、またはパーフルオロオクタン酸アンモニウムなどの過フッ素化界面活性剤を使用した (乳化重合) によって製造され、微粉末および分散生成物が生成されます。重合温度および圧力は通常０〜１００℃、０．７〜３．５ＭＰａの範囲である。

粒状 PTFE は、TFE を単独で、または微量のコモノマーを使用して重合することによって製造されます。過酸化物開始剤、界面活性剤がほとんどまたはまったく存在しない水性重合媒体中に、他の添加剤が存在してもよく、激しく撹拌され、場合によってはアルカリ溶液によって緩衝される。ポリマーの大部分は気相中で糸状で不規則な形状の粒子の形で形成されます。粒子は、製造プロセスで必要な粉末特性に応じて、さまざまなサイズに粉砕されます。たとえば、より滑らかな表面部分にはより小さな粒子サイズが必要ですが、良好な流れはより大きな粒子サイズによって改善されます。

微粉末 PTFE は、開始剤と界面活性剤の存在下、水性媒体中で TFE を重合させることによって製造されます。重合は従来のエマルション機構ではなく、適用される原理の一部に従います。早期凝固を避けるための重合中の分散液の安定性は、PTFE を回収するためにエマルションを破壊する必要性とのバランスが保たれています。臨界ミセル濃度未満の界面活性剤レベルを使用して、重合中に低剪断速度の撹拌を維持します。重合速度と粒子の形状とサイズは、界面活性剤の濃度に影響されます。粒子の大部分は重合の初期段階で生成され、サイクルが進むにつれて成長します。粒子内の分子量と組成は、重合成分と重合条件によって制御できます。

同じ重合プロセスにより、PTFE の水性分散液が微粉末として製造されます。分散液は、さまざまなイオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤を使用して濃縮され、安定化されます。電気カンテーション、蒸発、熱濃縮など、いくつかの濃縮方法が報告されています。化学添加剤を製造プロセスまたは部品の特性要件に適合させると、最終的な PTFE 分散液が変更される可能性があります。

充填コンパウンドは、ガラス繊維、グラファイト、金属粉末、炭素繊維などの充填剤を使用して、3 つの形状の PTFE から製造されます。