Способ модификации поверхности политетрафторэтилена

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ССЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„813942 (Д1) С 08 1 7/14

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ (21) 2839172/05 (22) 12.11.79 (46) 07.09,9 1. Бюл. №- 33 (71) Институт химии AH СССР (72) Г.Г.Девятых, В.А.Крылов и А.Е.Николаев (53) 678.743;41(088.8) (56) Патент СИА ¹ 3967018, кл. В 05 0 1/18, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 653274, .кл. С 08 ) .7/12, 1979.

Чегодаев Д.Д. и др. Фторопласты.

N., Госхимиздат, 1960,. с. 93.

Изобретение относится к химической обработке поверхнасти пластмасс, в частности политетрафторэтилена (ПТФЭ), который благодаря своей высокой химической стойкости используется в качестве конструкционного материала при получении и хранении веществ высокой чистоты, например, хлоридов.

Поверхность ПТФЭ (фторопласта) в среде хлорида подвергается коррозии за счет обмена атомов фтора поверхности на атомы хлора среды. В результате такого взаимодействия в четыреххлористом кремнии накапливается трихлорфторсилан, содержание

его может достигать 10 -10 %. Поэтому получение и хранение высокочистого четыреххлористого кремния в аппаратуре из ПТФЭ не представляется возможным.

Для увеличения химической стойкости изделий из ПТФЭ целесообразно проводить модифицированные поверхнос2 (54) (57) СПОСОБ ИОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХ НОСТИ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА путем обработки ее в химически активной жидкой среде, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения стойкости политетрафторэтилена к хлоридам, поверхность его предварительно дегазируют при температуре

18-?О С и давлении 1 ° 10 . -5 Х х 10 торр, а чатем обрабатывают ее жидким тетрахлоридом кремния при температуре 95-100 0 и давлении 23002700 торр в течение 5-6 ч. ти, заключающиеся в удалении иэ нее фтора.

Известен способ поверхностной п6работки ПТФЭ, заключающийся в погружении образца в сплав ртути и щелочного или щелочно-»емельного металла р прн температуре .300 С.

Недостатком этого способа является токсичность ртути, взрывоопасность © щелочного металла и высокая температура процесса обработки, что затрудняет возможность применения данного способа в промьшшенных условиях.

Известей также способ модифицирования поверхности (l)TopolTJIRLTQB заключающийся » в том, что обработку поверх-, ности фторопласта осуществляют в процессе. смешения этилового спирта со смесью серной кислоты и бихромата калия или натрия. Для- этого пленку фторопласта помещают в кипящую реакционную среду. После чего его отмывают и высушивают.

813942

11едостаткси данного способа является трудность осуществления процесса обработки поверхности фторопласта при температуре кипения серпой кислоты

5 так как пары ее очень токсичны.

Известен способ обработки поверхности ПТФЭ, заключающийся в том, что

ПТФЭ обрабатывают раствором металлического натрия в жидком аммиаке в те- 10 чение 1 — 6 с. После этого ПТФЭ удаляют из раствора и смывают с его поверхности оставшуюся окись натрия.

Данный способ выбран в качестве прототипа ° При этом способе обработки 15 поверхности происходит удаление атомов фтора из поверхностного слоя ПТФЭ.

Однако данный способ обработки не позволяет существенно сш зить эффект загрязнения хлорида трихлорфторсиланом ° 20

Содержание трихлорфторсилана в четыреххлористом кремнии, контактирующем с обработанным таким образом фторопластом, увеличивается с 4 10 до 1>

1 10 7. Это объясняется, по-видимОму, 25

-3 тем, что обработан п и слой фторопласта имеет пористую структуру. Кроме того, черезвычайную трудность представляет отмывка из поверхностного слоя ионов щелочного металла, содержание которого в хлоридах крайне нежела— тельно.

Целью изобретения является повышение стойкости ПТФЭ к хлоридам.

Цель достигается тем, что в спосо- 35 бе модификации поверхности ПТФЭ путем обработки ее в химически активной жид- кой среде, поверхность его предварительно дегазируют при температуре 1820 С и давлении 1 10" -5 10 торр, а затем обрабатывают ее жидким тетрахлоридом кремния при температуре 95100 С и давлении 2300-2700 торр в течение 5-6 ч.

Предварительная дегазация поверх- 45 ности ПТФЭ при комнатной температуре

-2 и давлении 10 2--5 10 торр и после дующая обработка ее жидким тетрахлоридом кремния при температуре 95 в 1

100оС и давлении 2300-2700 торр в те- 50 чение 5-6 ч повышает пассивность поверхности ПТФЭ. Так, содержание трихлорфторсилана в тетрахлориде кремния, контактирующем с обработанным по предлагаемому способу ПТФЗ в течение 20 ч, составляет 4-5 ° 10 Х, а по

-5 известному способу 1-10 X.

Дегазация поверхности ПТФЭ при давлении 10 -5 -10 торр позволяет очистить ее от физически адсорб рованных примесей воздуха (в том числе воды). Последующая обработка поверхности ПТФЭ жидким тетрахлоридом кремния при температуре 95-100 С и давлении 2300-2700 торр, кроме того, позволяет провести ее химическое модифицирование. Проведение обработки поверхности жидким хлоридом при такой температуре обеспечивает высокую скорость обмена между фтором поверхности и хлором среды. Проведение обработки при температуре ниже 95 С прио водит к снижению скорости реакции в

2-3 раза, а увеличение температуры выше 100 С приводит к повышению давления и взрывоопасности процесса.

Обработку поверхности необходимо осуществлять в течение 5-6 ч.

Уменьшение времени обработки не дает достаточной степени пассивации поверхности, а увеличение не приводит к дальнейшему улучшению пассивации поверхности, Технология предлагаемого способа состоит в следующем: изделие из ПТФЭ помещают в емкость, которую откачивают до давления 1 ° 10 -5 10 торр.

Затем заполняют ее тетрахлоридом кремния, нагревают до 95-100 С и выдерживают при такой температуре 56 ч. После этого процесс обработки прекращают и помещают изделие с обработанной поверхностью в инерт ную среду.

Пример 1. Политетрафторэтиле" новый цилиндр помещают в ампулу из молибденового стекла и откачивают до остаточного давления 10 торр. Затем заливают в ампулу тетрахлорид кремния с содержанием SiPC1 4 10 % из расчета"4 см SaC1 на 10 см площади поверхности изпелия, нагревают до

95 С и выдерживают при этой температуре 5 ч. Для проверки степени пассивирования ПТФЭ изделие выдерживают в среде жидкого тетрахлорида кремния в течение 20 ч при 57 С.

Пример 2. Условия проведения опыта аналогичны условиям примера 1, но остаточное давление в ампуле

10 2торр, температура опыта 100 С и выдержка изделия 6 ч.

Ниже приведены данные о влиянии способа обработки поверхности фторопласта-4 на степень чистоты четыреххлористого кремния.

Корректор Л.Патай

Заказ 3722 Тираж: - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303-., Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

81 <()4 !

Содержание трихлорсЬторсилана в четыреххлористом кремнии, Ж:

Исходный тетрахлорид кремния 4 ° 10

Без обработки 1 ° 10

Обработка поверхности Аторопласта-4

Известным способом 1 ° 10

Предлагаемым 10

Пример 1 4 ° 10

Пример 2 4 .10

Предлагаемый способ обработки поверхности ПТФЭ позволяет повысить пассивность поверхности по сравнению редактop M.Øàðãàíîâÿ Техред А,Кравчук

Г н:Звал- стным сно(обом. 1 ак llpH хране нии изделий из обработанного предлагаемым способом ПТФЭ в течение 20 ч о прн температуре 57 С в среде жидкого особочистого тетрахлорида кремния содержание трихлорйторсилана в тетрахлориде кремния не изменяется и составляет 4-5 ° 10 7.

Поскольку тетрахлорид кремния является наиболее реакционноспособным хлоридом, то предлагаемый способ можно использовать для обработки ПТФЭ, используемого при получении и хранении других хлоридов.