一種聚丙烯復合材料濾板及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種聚丙烯復合材料濾板，其成分按質量計包括以下組分：聚丙烯50～80份、石墨粉5~20份、玻璃纖維8~20份、表面處理劑1～3.6份、不飽和羧酸與聚丙烯的接枝物相溶劑0.4～7.4份、馬來酸酐相溶劑0.6～1.6份、偶聯劑0.4～3份、抗氧劑1～4份；其制備方法是先對石墨粉和玻璃纖維表面處理，再將聚丙烯、不飽和羧酸與聚丙烯的接枝物相溶劑、抗氧劑、經表面處理的石墨粉高速混合成石墨/PP混料，然后將石墨/PP混料和烘干的玻纖擠得石墨改性增強PP顆粒并干燥，將石墨改性增強PP顆粒擠出熔料、壓制、加工成型。本發明專利技術濾板耐熱性好，耐壓性能優良，耐化學腐蝕性強，使用壽命長，并擴大了壓濾機應用范圍。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及壓濾機濾板制造領域，具體涉及一種能廣泛應用于化工、環保、冶金等行業，耐高溫、耐壓、耐腐蝕性能優良的聚丙烯復合材料濾板及其制備方法。
技術介紹
現在常用的壓濾機濾板材料由聚丙烯及其碳酸鈣、滑石粉或玻璃纖維等組成，在化工等行業特別對高溫、耐化學腐蝕強的固液分離中明顯表現適應性不強，具有維護成本高、使用壽命短等缺點。針對這種情況，國內開始研究新型聚丙烯復合材料用作壓濾機濾板材料，由于石墨材料與其他礦物基材料相比具有優異的耐熱、耐腐蝕和增強性能，因而已成為新型聚丙烯復合材料的重要原料。目前已有一些對于石墨改性聚丙烯材料的研究、開發和專利文獻報道，作為一種新材料研究探索和新產品開發，已成功利用石墨改性聚丙烯列管式反應釜替代搪玻璃反應釜，以及研發石墨改性聚丙烯作為化工反應塔板、熱交換器、散熱器等，但這些材料中僅采用石墨作改性劑，使聚丙烯的傳熱、導電等性能得到改善，但作為壓濾機濾板材料其強度等性能明顯偏低，而針對壓濾機濾板所需的石墨改性增強聚丙烯新材料研究應用方面尚屬空白，導致了現行的聚丙烯濾板在耐熱性、耐腐蝕性和耐高壓都有較高要求下進行廢液或原料固液壓濾分離中其性能明顯不足，影響了其應用范圍，同時其使用壽命較短，成本也大大增加。
技術實現思路
為了實現克服現有聚丙烯材料制作壓濾機濾板的不足，本專利技術提供了一種強度高、性能優良的新型聚丙烯復合材料濾板及其制備方法。本專利技術采用的技術方案是:` 一種聚丙烯復合材料濾板，其成分按質量計包括以下組分:聚丙烯50 80份、石墨粉5^20份、玻璃纖維8 20份、表面處理劑I 3.6份、不飽和羧酸與聚丙烯的接枝物相溶劑0.4 7.4份、馬來酸酐相溶劑0.6 1.6份、偶聯劑0.4 3份、抗氧劑I 4份。所述表面處理劑包括稀土鋁酸脂復合處理劑和鈦酸酯處理劑。所述偶聯劑包括稀土鋁酸脂復合偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、硅烷基偶聯劑中的一種或多種。所述抗氧劑包括酚類抗氧劑、二價硫化物中的一種或兩種混合。本專利技術公開的一種聚丙烯復合材料濾板的制備方法，包括以下步驟: (1)按質量份數稱取各原料； (2)將石墨粉進行高速熱攪拌加熱，然后將表面處理劑投入石墨粉中進行表面處理后出料； (3)將干燥的玻璃纖維通過馬來酸酐相溶劑和偶聯劑進行表面浸濕并在90 140°C熱風循環下烘干；(4)將聚丙烯、不飽和羧酸與聚丙烯的接枝物相溶劑、抗氧劑以及步驟(2)經表面處理后的石墨粉依次向聞速混合機中投加并進行聞速攬祥均勻形成石墨/聚丙稀混合料； (5)將步驟(4)中石墨/聚丙烯混合料和步驟(3)中烘干后的玻璃纖維在擠出機中進行熔融、剪切、混煉、均化，擠出并拉條及冷卻、切粒后得到石墨改性增強聚丙烯顆粒； (6))將步驟(5)中所得的石墨改性增強聚丙烯顆粒進行預熱干燥，將干燥后的石墨改性增強聚丙烯顆粒進行熔料擠出，擠出的熔料放置于保溫箱內保溫； (7)將濾板模壓機、成型模具進行預熱，將步驟(6)中經過保溫的擠出熔料投入濾板模壓機壓制成濾板毛坯后脫模，然后將濾板毛坯放入定型機中冷卻，再將濾板毛坯取出放置到溫水中進行整平應力時效處理后，并在常溫下平放； (8)將濾板毛坯加工成濾板成品。所述步驟(2)中石墨粉在聞速混合機中進行聞速熱攬祥加熱，石墨粉聞速熱攬祥加熱的溫度為60 90°C，石墨粉高速熱攪拌的時間為10 20min ;石墨粉溫度達到85 120°C時向石墨粉中投放表面處理劑，并保持高速熱攪拌狀態，石墨粉溫度達到85 135°C時進行表面處理，表面處理時間為10 20min。所述步驟(4)中高速攪拌時間為8 15分鐘。所述步驟(5)中擠出機的擠出溫度為170 250°C，擠出速度為250 350rpm。所述步驟(6)中預熱干燥溫度為60 100°C，時間為24 48小時；熔料擠出溫度為170 260°C，擠出速度為800 1200rpm ;保溫箱溫度為80 150°C。所述步驟(7)中濾板模壓機的成型模具預熱采用蒸汽加熱，溫度為30 80°C，濾板模壓機的成型壓力為10 20MPa，壓制保壓時間為0.5^2小時；所述定型機中冷卻時間為72 96小時；所述整平應力時效處理是在40 80°C的溫水中進行，處理時間為72 96小時；所述平放時間至少為120小時以上。本專利技術的有益效果是: (1)本專利技術采用超微石墨粉材料對玻璃纖維/聚丙烯的復合增強改性，進一步強化了濾板的耐熱、機械性能和耐腐蝕性的功能作用，不同程度賦予了濾板在適應高溫、高壓、強腐蝕條件下優異的綜合特性； (2)本專利技術采用了對石墨材料和玻璃纖維特定的表面處理方式，結合主體合金材料中聚丙烯、石墨、玻纖的特性及表面效應，分別對石墨粉和玻璃纖維進行表面處理，石墨粉表面處理采用稀土復合鋁酸酯、鈦酸酯表面處理劑，玻璃纖維的表面采用馬來酸酐相溶劑和硅烷偶聯劑或硅烷偶聯劑與稀土復合鋁酸酯復合劑、鈦酸酯復配的偶聯劑，由于稀土復合偶聯劑中的稀土具有獨特的外電子層結構及較強的配位能力，不僅具有雙親偶聯作用，還具有與無機石墨、玻璃纖維或有機聚丙烯配位體形成離子鍵，提高了主體有機材料的穩定性，并在鋁酸酯、鈦酸酯或硅烷偶聯劑及相容劑的協同增效作用下，進一步改善了合金體系中無機材料石墨、玻璃纖維GF與有機非極性聚丙烯間親和性，提高了相互間的鍵合力，促進了石墨/聚丙烯/玻璃纖維間界面化學鍵合和范德華力的物理結合，優化了聚丙烯復合材料的物理化學性能和機械性能； (3)本專利技術采用雙螺桿擠出機擠出造粒、單螺桿擠出機多段混煉熔融擠出、高壓成型工藝及濾板成型后的應力釋放等多階段時效處理工藝，有效地消除由于聚丙烯復合材料濾板成型加工中產生內應力，確保濾板的結構穩固、性能優異，在溫度、壓力、化學腐蝕多重用條件下具有更強的適應能力；(4)本專利技術產品耐高溫、高壓性能增強，耐溫性能比常規濾板由較大提高，使用范圍更廣，具有比現行的壓濾機濾板耐化學腐蝕性更強，在較高溫度、較高壓力條件下，濾板使用壽命長，降低了維護成本； (5)本專利技術的濾板的性價比高，可以完全循環再生利用，在各個環節做到無污染。綜上所述，本專利技術的石墨改性增強聚丙烯復合材料與現行普通濾板相比，具有耐高溫、耐化學腐蝕性能及優異物理機械性能。在經過優化的配方組成及制備工藝條件下，濾板耐熱性可達到120 180°C，拉伸強度達35 45MPa，彎曲強度40 52MPa，沖擊強度為10 14.8KJ/m2，過濾壓力I 2.5MPa，其壽命能比現行濾板延長I 3年，并使壓濾機擴大了應用范圍。具體實施例方式下面通過具體實施例，進一步說明本專利技術的特點。實施例1: (1)配料:按以下質量稱取各組分原料:13g石墨粉(型號為GFS-4，3μ )、68g聚丙烯(型號為045)、15g玻璃纖維(型號為T738或988，)、2.8g型號為GP715的PP-g-MAH相溶劑、1.2g馬來酸酐相溶劑、2.4g表面處理劑(1.2g型號為DL-2的稀土鋁酸酯復合劑與1.2g型號為JTW-101的鈦酸酯)、0.6g型號為KH550的硅烷偶聯劑、3g抗氧劑(型號為1010的酚類抗氧劑與型號為DSTP或DLTP的二價硫化物，酚類抗氧劑與二價硫化物的比例為1/1.5)； (2)先對石墨粉和玻璃纖維分別進行表面處理，將石墨粉放入高速混合機中進行熱攪本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚丙烯復合材料濾板，其成分按質量計包括以下組分：聚丙烯50～80份、石墨粉5~20份、玻璃纖維8~20份、表面處理劑1～3.6份、不飽和羧酸與聚丙烯的接枝物相溶劑0.4～7.4份、馬來酸酐相溶劑0.6～1.6份、偶聯劑0.4～3份、抗氧劑1～4份。

【技術特征摘要】
1.一種聚丙烯復合材料濾板，其成分按質量計包括以下組分:聚丙烯50 80份、石墨粉5 20份、玻璃纖維8 20份、表面處理劑I 3.6份、不飽和羧酸與聚丙烯的接枝物相溶劑0.4 7.4份、馬來酸酐相溶劑0.6 1.6份、偶聯劑0.4 3份、抗氧劑I 4份。2.根據權利要求1所述的一種聚丙烯復合材料濾板，其特征在于:所述表面處理劑包括稀土鋁酸脂復合處理劑和鈦酸酯處理劑。3.根據權利要求1所述的一種聚丙烯復合材料濾板，其特征在于:所述偶聯劑包括稀土鋁酸脂復合偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、硅烷基偶聯劑中的一種或多種。4.根據權利要求1所述的一種聚丙烯復合材料濾板，其特征在于:所述抗氧劑包括酚類抗氧劑、二價硫化物中的一種或兩種混合。5.根據權利要求1所述的一種聚丙烯復合材料濾板的制備方法，包括以下步驟: (1)按質量份數稱取各原料； (2)將石墨粉進行高速熱攪拌加熱，然后將表面處理劑投入石墨粉中進行表面處理后出料； (3)將干燥的玻璃纖維通過馬來酸酐相溶劑和偶聯劑進行表面浸濕并在90 140°C熱風循環下烘干； (4)將聚丙烯、不飽和羧酸與聚丙烯的接枝物相溶劑、抗氧劑以及步驟(2)經表面處理后的石墨粉依次向聞速混合機中投加并進行聞速攬祥均勻形成石墨/聚丙稀混合料； (5)將步驟(4)中石墨/聚丙烯混合料和步驟(3)中烘干后的玻璃纖維在擠出機中進行熔融、剪切、混煉、均化，擠出并拉條及冷卻、切粒后得到石墨改性增強聚丙烯顆粒； (6))將步驟(5)中所得的石墨改性增強聚丙烯顆粒進行預熱干燥，將干燥后的石墨改性增強聚丙烯顆粒進行熔料擠出，擠出的熔料放置于保溫箱內保溫； (7)將濾板模壓機、成型模具進行預熱后，將步驟(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪統華，丁宏明，陳懷兵，徐東軍，顧晶，
申請(專利權)人：江蘇蘇東化工機械有限公司，
類型：發明
國別省市：