全 文 ：　文章编号 :100028551 (2001) 0220090204
聚四氟乙烯辐照裂解及超细粉加工研究
于子厚1 　郝敬舜2 　孙守义1 　王守经1 　雷　鹏1 　单成钢1
(11 山东省农科院原子能农业应用研究所　山东 济南　250100 ;21 济南市化工厂　山东 济南　250100)
摘 　要 :叙述了聚四氟乙烯超细粉的制备过程 ,研究了聚四氟乙烯原粉在不同辐照剂
量处理后裂解的最佳工艺及物化性能测试。
关键词 :聚四氟乙烯 ;辐照剂量 ;粒度 ;分子量 ;超细粉
收稿日期 :2000211207
作者简介 :于子厚 (1951～) ,男 ,山东省农业科学院原子能农业应用研究所副研究员 ,从事核技术应用研究
以塑料王著称的聚四氟乙烯超细粉 (简称 PTFE 超细粉) 是一种低分子量的聚四氟乙烯 ,
具有耐高低温 ( - 50～250 ℃) 、耐腐蚀 (耐强酸、强碱、强氧化剂) 的性能 ,电绝缘性好 ,不燃、不
粘、摩擦系数低。辐照处理后的 PTFE超细粉粒度可下降到 20μm 以下 ,具有很高的分散性 ,能
与其他材料均匀共混 ,可用作橡胶、塑料、油漆、油墨、涂料、润滑油、润滑脂等的改性剂 ,也可作
为无油润滑材料 ,是一种应用范围广的有机化工原料。
1 　材料与方法
111 　材料与设备
300kCi 60 Co 强γ辐照装置 ,源强 :4146 ×105Bq。处理原料为聚四氟乙烯树脂原粉。剂量用
2570Π1B Farmer 剂量计标定。分析仪器为美国 PE 公司生产的差式凉热扫描仪 ( PERKIN -
ELMER DSC - IC) 。湿筛法粒度分布测试采用无透过式粒度分布测定器 SKC - ZWDR。粉碎采
用 GFST - 16 高效粉碎机及 QS - 50 气流粉碎机。
112 　基本原理
聚四氟乙烯树脂中的氟碳键能很高 ,且由于氟原子的屏蔽作用 ,分子链一般很难断开。通
过60 Coγ射线照射 ,可断开其分子链 ,使 PTFE分子链发生无规则断裂 ,产生数百个低分子 PT2
FE。这时的 PTFE变得很脆 ,通过研磨气流粉碎可达到所需的粒度。
113 　制备过程
精选聚四氟乙烯树脂 ,将其放入镀锌铁桶内 ,置入60 Co 源的照射范围内。用不同辐照剂量
对 PTFE进行照射。由于 PTFE在辐射过程中产生有害气体 ,故照射后的 PTFE 应置于通风处 ,
除去有害气体。
用 GFST216 或 QS250 粉碎装置进行粉碎后性能测试。
114 　气流粉碎
QS - 50 型气流粉碎机的气源总管压力为 018MPa ,加料阀压力为 016MPa ,粉碎压力为
09 　核 农 学 报　2001 ,15 (2) :90～93Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
018MPa。将聚四氟乙烯原粉经闸板阀限量送入电磁震荡器中 ,通过电磁震荡将原粉加入加料
管中 ,然后通过具有一定压力的加料阀使原粉物料喷入气流磨内 ,物料在具有一定压力的气流
磨内高速旋转撞击 ,最后通过旋风分离装置得到超细粉。
115 　分析测试
11511 　PTFE溶点及分子量测定 　采用美国 PEKIN - ELMER DSC - IC 装置 (在兵器工业部非
金属材料理化测试中心) 。参照美国材料与试验协会标准 (ASTMD1457) 测试。测试条件 ,气
氛 :N2 ,量程 :5mlΠs ,升温速度 :10 ℃Πmin ,图纸速度 :10mmΠmin ,冷却速度 :10 ℃Πmin ,图纸速度 :
80mmΠmin ,分子量 :按经验式 Mu = 211 ×1010 ×ΔHc - 5116 。
11512 　热失重测试 　用美国 Parkin2elmol 公司 TGS22 装置 (兵器工业部非金属材料测试中心)
进行。测试条件 ,实验室温度 :1615 ℃,湿度 :RH69 % ,气氛 :空气 ,升温速度 :10 ℃Πmin ,图纸速
度 :10mmΠmin ,量程 :10mg。
11513 　粒度测试 　采用光透式粒度分布测定器 SKC - ZWOR(化工部青岛海洋涂料研究所) 对
PTFE超细粉的粒度进行测试。测试条件 ,分散介质 :异丁醇 ,温度 :20 ℃;辐照剂量为 300kGy
时估算表面积。SV = 121316cm2Πg。
2 　结果与分析
211 　辐照剂量对熔点的影响
从表 1 可以看出 ,随着辐照剂量的增大 , PTFE 超细粉的熔点逐渐下降 ,辐照剂量达到
600kGy 左右时 ,其熔点变化不大。说明辐照剂量的大小对 PTFE超细粉的熔点影响不大。
表 1 　PTFE超细粉的熔点
Table 1 　Melting points of hyper2fine powders
辐照剂量
irradiation dose (kGy) CK 50 100 150 200 300 400 600
熔点
melting point ( ℃) 32311 32518 32517 32514 32611 32416 32413 32217
212 　辐照剂量对分子量的影响
从表 2 可以看出 ,辐照剂量的大小对 PTFE 超细粉的分子量影响较为明显 ,其剂量达到
50kGy 时 ,其分子量由 5199 ×106 下降到 2167 ×104 ,辐照剂量从 50kGy 升至 600kGy ,其分子量
由 2167 ×104 下降到 1177 ×104 ,其变化不太明显 ,维持在一个数量级上。
表 2 　PTFE超细粉的分子量
Table 2 　Molecular weights of hyper2fine powders
辐照剂量
irradiation dose (kGy) CK 50 100 150 200 300 400 600
结晶热
crystallization heat (JΠg) 20135 58111 58172 59102 55182 62125 62125 62193
分子量
molecular weight 5199 ×106 2167 ×104 2153 ×104 2146 ×104 3128 ×104 1187 ×104 1182 ×104 1177 ×104
19　2 期 聚四氟乙烯辐照裂解及超细粉加工研究
213 　辐照剂量对热失重的影响
从表 3 可以看出 ,在 500 ℃以下 ,未辐照与辐照过的失重量没有明显差别 ,当达到 550 ℃
时 ,未辐照的失重量达 3519 % ,而辐照后的失重量达 1918 %左右 ;当温度达到 600 ℃时 ,未辐照
与辐照的失重量都达到 100 %。说明辐照可以提高 PTFE超细粉加速分解的温度 ,还可以看出
辐照剂量的大小对失重量的影响不太明显。
表 3 　PTFE超细粉的热失重
Table 3 　Heat weightlessness of hyper2fine powders ( %)
样品编号
sample No.
温度
temperature
400 ℃ 450 ℃ 520 ℃ 550 ℃ 600 ℃
A0 0101 1013 3519 100
A3 017 112 211 20 100
A5 012 017 215 1918 100
214 　辐照剂量对 PTFE超细粉平均粒径的影响
从表 4 可以看出 ,未辐照的树脂颗粒 60 %集中在 20～40μm 之间 ,平均粒径为 2517μm ,辐
照剂量在 50～150kGy 时 ,粒径 60 %集中在 15～30μm ,平均粒径达 20μm ;当辐照剂量达 300～
600kGy 时 ,粒径 50 %集中在 15～20μm ,平均粒径达 16μm ;300kGy 以上 ,辐照剂量对粒径的影响
不大。按国际 YB1138 - 86 聚四氟乙烯树脂表观密度实验方法 ,测得其表观密度为 360gΠL。
表 4 　PTFE超细粉的粒度分布
Table 4 　Distribution of particle size of hyper2fine powders ( %)
辐照剂量
irradiation dose
(kGy)
粒度
particle size
< 1μm < 5μm 5～10μm 10～15μm 15～20μm 20～30μm 30～40μm 40～50μm > 50μm 平均
average
0 (CK) 014　 112　 　6154 1713 4217 2415 713 100 2517
50 1122 5196 18122 2312 2715 1018 412 100 2013
150 1177 5117 19156 2519 3211 1018 417 100 1915
300 2155 12175 2714 2611 2216 716 1 100 1613
600 0133 2155 1188 2619 2411 1812 1013 517 100 1617
3 　结 　论
11 辐照剂量对 PTFE超细粉的熔点影响不明显 ,随着剂量的增大 ,其熔点略有下降。
21 辐照剂量对 PTFE超细粉分子量的影响较为明显 ,随着剂量的增大 ,其分子量逐渐降
低 ,开始较为明显 ,当剂量达到一定程度以后 (50kGy) ,下降趋势渐平坦 ,分子量维持在 104 数
量级上。
31 辐照可提高 PTFE超细粉加速分解的温度。
29 核　农　学　报 15 卷
41 辐照剂量增大 ,PTFE超细粉的粒径逐渐减少 ,当辐照剂量达到 300kGy 以上 ,变化趋于
平坦 ,再增大辐照剂量 ,粒度变化不大。
51 辐照剂量在 300kGy 时 ,PTFE 超细粉的平均粒度达 1613μm ,5μm 以下时占 2155 % ,可广
泛应用于其他高分子材料、油漆、油墨、涂料、火药、润滑油、润滑脂 ,也可作为固体润滑材料单
独使用。
参考文献 :
[ 1 ] 　马宏伟. PTFE超细粉的研制与应用. 塑料工业. 1992 (3) :35
PTFE IRRADIATION CLEAVING AND HYPER2FINE POWDER PROCESS
YU Zi2hou1 　HAO Jin2shun2 　SUN Shou2yi1 　WANG Shou2jing1 　LEI Peng1 　SHAN Cheng2gang1
(1. Institute for Agricultural Application of Atomic Energy , Shandong Academy of Agricultural Science , Jinan , Shandong prov . 250100 ;
2. Chemical Plant ,Jinan , Shandong 　prov. 250100)
ABSTRACT :The optimum process for cleaving of PTFE primary powder and producing of hyper2
f ine powder were studied after treating with various doses of 60 Coγ2irradiation ,and the physical
and chemical characteristics of the irradiated PTFE powder were discussed.
Key words :PTFE; irradiation dose ; particle size ; molecular weight ; hyper2fine powder 39Acta Agriculturae Nucleatae Sinica2001 ,15 (2) :90～93