一种石墨改性增强聚丙烯复合材料滤板制备方法技术

本发明专利技术涉及一种石墨改性增强聚丙烯复合材料滤板制备方法，对石墨粉和玻璃纤维表面处理，再将聚丙烯、不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂、抗氧剂、经表面处理的石墨粉高速混合成石墨/PP混料，然后将石墨/PP混料和烘干的玻纤挤得石墨改性增强PP颗粒并干燥，将石墨改性增强PP颗粒挤出熔料、压制、加工成型。本发明专利技术滤板耐热耐压性能优良，寿命长，并扩大了压滤机应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压滤机滤板制造领域，具体涉及一种能广泛应用于化工、环保、冶金等行业，耐高温、耐压、耐腐蚀性能优良的石墨改性增强聚丙烯复合材料滤板制备方法。
技术介绍
现在常用的压滤机滤板材料由聚丙烯及其碳酸钙、滑石粉或玻璃纤维等组成，在化工等行业特别对高温、耐化学腐蚀强的固液分离中明显表现适应性不强，具有维护成本高、使用寿命短等缺点。针对这种情况，国内开始研究新型聚丙烯复合材料来用作压滤机滤板材料，由于石墨材料与其他矿物基材料相比具有优异的耐热、耐腐蚀和增强性能，因而已成为新型聚丙烯复合材料的重要原料，目前已有一些对于石墨改性聚丙烯材料的研究、开发和专利文献报道，作为一种新材料研究探索和新产品开发，已成功的用石墨改性聚丙烯列管式反应釜替代搪玻璃反应釜，以及研发石墨改性聚丙烯作为化工反应塔板、热交换器、散热器等，但这些材料中仅采用石墨作改性剂，使聚丙烯的传热、导电等性能得到改善，但作为压滤机滤板材料其强度等性能明显偏低，而针对压滤机滤板所需的石墨改性增强聚丙烯新材料研究应用方面尚属空白，导致了现行的聚丙烯滤板在耐热性、耐腐蚀性和耐高压都有较高要求下进行废液或原料固液压滤分离中其性能明显不足，影响了其应用范围，同时其使用寿命也较短，成本也大大增加。
技术实现思路
为了实现克服现有聚丙烯材料制作压滤机滤板的不足，本专利技术提供了一种强度高、性能优良的石墨改性增强聚丙烯复合材料滤板制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是:，包括以下步骤: (1)按质量配比称取各原料，聚丙烯50-80份、石墨粉5 20份、玻璃纤维8 20份、不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂0.4 7.4份、马来酸酐相溶剂0.6 1.6份、偶联剂2 4份、抗氧剂1 4份； (2)将石墨粉进行闻速热揽祥加热，然后向石墨粉中投入偶联剂总重量的50% 90%对石墨粉进行表面处理后出料； (3)将干燥的玻璃纤维通过马来酸酐相溶剂和经步骤(2)使用后余下的偶联剂进行表面浸湿并在90 140°C热风循环下烘干； (4)将聚丙烯、不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂、抗氧剂以及步骤(2)经表面处理后的石墨粉依次向闻速混合机中投加并进行闻速揽祥均勻形成石墨/聚丙稀混合料； (5)将步骤(4)中石墨/聚丙烯混合料和步骤(3)中烘干后的玻璃纤维在双螺杆挤出机中进行熔融、剪切、混炼、均化、挤出，并拉条及冷却、切粒后得到石墨改性增强聚丙烯颗粒;(6))将步骤(5)中所得的石墨改性增强聚丙烯颗粒进行预热干燥，将干燥后的石墨改性增强聚丙烯颗粒进行熔料挤出，挤出的熔料放置于保温箱内保温； (7)将滤板模压机、成型模具进行预热后，将步骤(6)中经过保温的挤出熔料投入滤板模压机压制成滤板毛坯后脱模，然后将滤板毛坯放入定型机中冷却，再将滤板毛坯取出放置到温水中进行整平应力时效处理后在常温下平放； (8)将滤板毛坯加工成滤板成品。所述步骤(2)中石墨粉在闻速混合机中进行闻速热揽祥加热，石墨粉闻速热揽祥加热的温度为60 90°C，石墨粉高速热搅拌的时间为10 20min ;石墨粉温度达到85 120°C时向石墨粉中投放偶联剂，并保持高速热搅拌状态，石墨粉温度达到85 135°C时进行表面处理，表面处理时间为10 20min。所述步骤(4)中高速搅拌在常温下进行，时间为8 15分钟。所述步骤(5)中双螺杆挤出机的挤出温度为170 250°C，挤出速度为250 350rpmo所述步骤(6)中预热干燥温度为60 100°C，时间为24 48小时；熔料挤出温度为170 260°C，挤出速度为800 1200rpm ;保温箱温度为80 150°C。所述步骤(7)中滤板模压机的成型模具预热采用蒸汽加热，温度为30 80°C ;滤板模压机成型压力为10 20MPa，压制保压时间为0.5^2小时；所述定型机中冷却时间为72 96小时；所述整平应力时效处理是在40 80°C的温水中进行，处理时间为72 96小时；所述平放时间至少为120小时以上。所述偶联剂为稀土铝酸脂复合偶联剂、钛酸酯偶联剂及硅烷基偶联剂的一种或几种。所述抗氧剂为酚类抗氧剂、二价硫化物的一种或两种的混合。采用上述技术方案后，本专利技术的有益效果是: (1)本专利技术采用超微石墨粉材料对玻璃纤维/聚丙烯的复合增强改性，进一步强化了滤板的耐热、机械性能和耐腐蚀性的功能作用，使滤板具备了适应高温、高压、强腐蚀等条件的优异的综合特性； (2)本专利技术采用了对石墨材料和玻璃纤维特定的表面处理方式，结合主体合金材料中聚丙烯、石墨、玻纤的特性及表面效应，分别对石墨粉和玻璃纤维进行表面处理，石墨粉表面处理采用稀土复合铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂，玻璃纤维的表面采用马来酸酐相溶剂和硅烷偶联剂或硅烷偶联剂与稀土复合铝酸酯偶联剂、钛酸酯复配的偶联剂，由于稀土复合偶联剂中的稀土具有独特的外电子层结构及较强的配位能力，不仅具有双亲偶联作用，还具有与无机石墨、玻璃纤维或有机聚丙烯配位体形成离子键，提高了主体有机材料的稳定性，并在铝酸酯、钛酸酯或硅烷偶联剂及相容剂的协同增效作用下，进一步改善了合金体系中无机材料石墨、玻璃纤维GF与有机非极性聚丙烯间亲和性，提高了相互间的键合力，促进了石墨/聚丙烯/玻璃纤维间界面化学键合和范德华力的物理结合，优化了聚丙烯复合材料的物理化学性能和机械性能； (3)本专利技术采用双螺杆挤出机挤出造粒、单螺杆挤出机多段混炼熔融挤出、高压成型工艺及滤板成型后的应力释放等多阶段时效处理工艺，有效地消除由于聚丙烯复合材料滤板成型加工中产生内应力，确保滤板的结构稳固、性能优异，在温度、压力、化学腐蚀多重用条件下具有更强的适应能力； (4)本专利技术产品耐高温、高压性能增强，耐温性能比常规滤板由较大提高，使用范围更广，具有比现行的压滤机滤板耐化学腐蚀性更强，在较高温度、较高压力条件下，滤板使用寿命长，降低了维护成本； (5)本专利技术的滤板的性价比高，可以完全循环再生利用，在各个环节均无污染。综上所述，本专利技术的石墨改性增强聚丙烯复合材料与现行普通滤板相比，具有耐高温、耐化学腐蚀性能及优异物理机械性能。在经过优化的配方组成及制备工艺条件下，滤板耐热性可达到120 180°C，拉伸强度达35 45MPa，弯曲强度40 52MPa，冲击强度为10 14.8KJ/m2，过滤压力I 2.5MPa，其寿命能比现行滤板延长I 3年，并使压滤机扩大了应用范围。具体实施例方式下面通过具体实施例，进一步说明本专利技术的特点。实施例1: (1)配料:按以下质量称取各组份原料:13g石墨粉(型号为GFS-4，3μ)、68g聚丙烯(型号为045)、15g玻璃纤维(型号为T738或988，)、2.8g型号为GP715的PP-g-MAH相溶剂、马来酸酐相溶剂1.2g、3g偶联剂(1.2g型号DL-2的稀土铝酸酯/1.2g型号JTW-101的钛酸酯偶联剂、0.6g硅烷偶联剂KH550)、3g抗氧剂(型号1010的酚类抗氧剂和型号DSTP或DLTP的二价硫化物，酚类抗氧剂和二价硫化物比例为1/1.5)； (2)将13g石墨粉投入到升温至80°C的高速混合机进行热搅拌加热，热搅拌时间为15min，石墨粉热搅拌到达时间并且石墨粉温度达到95°C时按顺序向石墨粉中投入1.2g液体偶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨改性增强聚丙烯复合材料滤板制备方法，包括以下步骤：（1）按质量配比称取各原料，聚丙烯50~80份、石墨粉5~20份、玻璃纤维8~20份、不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂0.4～7.4份、马来酸酐相溶剂0.6～1.6份、偶联剂2～4份 、抗氧剂1～4份；（2）将石墨粉进行高速热搅拌加热，然后向石墨粉中投入偶联剂总重量的50%～90%对石墨粉进行表面处理后出料；（3）将干燥的玻璃纤维通过马来酸酐相溶剂和经步骤（2）使用后余下的偶联剂进行表面浸湿并在90～140℃热风循环下烘干；（4）将聚丙烯、不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂、抗氧剂以及步骤（2）经表面处理后的石墨粉依次向高速混合机中投加并进行高速搅拌均匀形成石墨/聚丙烯混合料；（5）将步骤 （4）中石墨/聚丙烯混合料和步骤（3）中烘干后的玻璃纤维在双螺杆挤出机中进行熔融、剪切、混炼、均化、挤出，并拉条及冷却、切粒后得到石墨改性增强聚丙烯颗粒；（6)）将步骤（5）中所得的石墨改性增强聚丙烯颗粒进行预热干燥，将干燥后的石墨改性增强聚丙烯颗粒进行熔料挤出，挤出的熔料放置于保温箱内保温；（7）将滤板模压机、成型模具进行预热后，将步骤（6）中经过保温的挤出熔料投入滤板模压机压制成滤板毛坯后脱模，然后将滤板毛坯放入定型机中冷却，再将滤板毛坯取出放置到温水中进行整平应力时效处理后在常温下平放；（8）将滤板毛坯加工成滤板成品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪统华，丁宏明，陈怀兵，徐东军，顾晶，
申请(专利权)人：江苏苏东化工机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32