一種襯聚四氟乙烯的管道的製作方法

2023-06-01 21:00:51 1

本發明涉及一種生產設備，更具體的說是涉及一種襯聚四氟乙烯的管道。

背景技術：

管道是用管子、管子聯接件和閥門等聯接成的用於輸送氣體、液體或帶固體顆粒的流體的裝置。通常，流體經鼓風機、壓縮機、泵和鍋爐等增壓後，從管道的高壓處流向低壓處，也可利用流體自身的壓力或重力輸送。管道的用途很廣泛，主要用在給水、排水、供熱、供煤氣、長距離輸送石油和天然氣、農業灌溉、水力工程和各種工業裝置中。

在特殊用途時，管道內會襯一層聚四氟乙烯，聚四氟乙烯通過等壓法襯在管道內部，等壓法是將工件(鋼製的管道、彎頭、三通等零件)、橡膠袋、撐管、PTFE粉體、端蓋，密封安裝後，置於一個能承壓30Mpa的封閉式高壓釜內。將水壓增加至30Mpa，橡膠袋擴張，將PTFE粉體緊密地壓實在工件的內壁。由於工件在釜內的內、外壁均受到30Mpa的水壓，內外受力相等且相互抵消，工件承力不大，不被破壞，故稱等壓法。

但是聚四氟乙烯和普通金屬管道的粘結力較差，無法實現較好的粘結效果。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在於提供一種與金屬管道粘附牢固的襯聚四氟乙烯的管道。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種襯聚四氟乙烯的管道，包括管道本體，所述管道本體上設置有中空部，所述管中空部內壁上襯有改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙烯包括下列重量份組成：

聚四氟乙烯：100～150份

聚苯酯：5～10份

4-羥基苯並苯基酮：0.5～1份

分散劑：5～10份

偶聯劑：3～10份

改性石墨烯：5～10份。

作為本發明的進一步改進：

所述偶聯劑為雙(3-(三乙氧基矽)丙基)四硫化物、γ-氨丙基甲基二乙氧基矽烷、1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基矽烷中至少一種。

作為本發明的進一步改進：

所述偶聯劑中雙(3-(三乙氧基矽)丙基)四硫化物、γ-氨丙基甲基二乙氧基矽烷、1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基矽烷的質量比為2∶1∶3。

作為本發明的進一步改進：

所述分散劑為2，2-雙(4-羥苯基)丙烷聚碳酸酯、3-三甲基矽基-1-丙磺酸鈉、N-氨基甲醯甲基乙磺酸至少一種。

作為本發明的進一步改進：

所述分散劑中2，2-雙(4-羥苯基)丙烷聚碳酸酯、3-三甲基矽基-1-丙磺酸鈉、N-氨基甲醯甲基乙磺酸混合物的質量比為2∶2∶3。

作為本發明的進一步改進：

所述改性石墨包括下列方法製備：

步驟一：將石墨烯加入到強氧化劑中進行反應得到氧化石墨烯漿料；

步驟二：將氧化石墨烯表面氧化劑剝離；

步驟三：改性偶聯劑加入氧化石墨烯中改性得到改性石墨烯。

作為本發明的進一步改進：

所述改性石墨包括下列方法製備：

所述步驟一：向過氧化氫和硼酸鈉的混合物中加入石墨烯，經過低於10℃的冰浴條件下反應20～50分鐘的到初步氧化石墨烯，之後再將溫度升高至30℃，加入高錳酸鉀反應20～40分鐘，得到氧化石墨烯。

作為本發明的進一步改進：

所述改性石墨包括下列方法製備：所述改性偶聯劑包括下列重量份組成：

γ-巰丙基三乙氧基矽烷：30份

乙烯基三乙氧基矽烷：10份

三甲基(三氟甲基)矽烷：5份

矽酸乙酯：5份。

作為本發明的進一步改進：

所述步驟二中，將氧化石墨烯加入到磷酸二氫鉀-氫氧化鈉緩衝液中進行清洗。

作為本發明的進一步改進：

所述緩衝液包括下列重量份組成：

在本發明中，改性聚四氟乙烯以聚四氟乙烯為載體，通過加入聚苯酯和4-羥基苯並苯基酮來調整整個聚四氟乙烯的的分子結構，使得聚四氟乙烯在保證其耐酸耐鹼的同時，能夠使得聚四氟乙烯具有一定的彈性，能夠在等壓法工藝的條件下，能夠起到更好與金屬本體貼合，同時，並且微量的活性基團的作用下能夠起到較好的與金屬管道內壁產生分子間作用力，保證襯裡不會從中脫落。

之後通過加入偶聯劑，能夠使得在反應過程中，形成三維網狀結構，使得聚四氟乙烯具有一定的彈性，這樣，在管道的邊緣處，就能夠在管道和管道，或者管道和法蘭連接過程中，能夠在彈性恢復力的作用下具有較好的密封效果。另外。

在偶聯劑的選擇上，選用雙(3-(三乙氧基矽)丙基)四硫化物、γ-氨丙基甲基二乙氧基矽烷、1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基矽烷，上述三種化合物本身就具有較好地和聚四氟乙烯偶聯的能力，能夠形成三維網狀結構。

改性石墨烯的加入主要是為了提高整體的抗靜電性，在改性石墨烯的加工過程中，首先通過氧化氫和硼酸鈉進行氧化，氧化氫作為常見的氧化劑，經常用於氧化，而硼酸鈉的加入主要是為了調節氧化強度，防止過度氧化，使得初步氧化更加均勻，過度氧化會使得其失去本身是石墨烯就具備的性質。另外在經過初步氧化之後，加入高錳酸鉀進行再次氧化，這樣使得最終氧化出來的氧化石墨烯孔隙更加均勻。

之後，在偶聯過程中，通過加入γ-巰丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、三甲基(三氟甲基)矽烷、矽酸乙酯進行與氧化石墨烯發生反應，形成改性活性炭，通過不通類型矽烷的共同改性，特別是經過通過加入γ-巰丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、三甲基(三氟甲基)矽烷的共同改性，使得改性石墨烯能夠具有更好地與改性聚聚四氟乙烯混合的相容性，同時，所帶的活性基團也能夠與經過偶聯劑改性過的改性聚四氟乙烯產生化學反應，從而使得改性石墨烯在混合入整體後，能夠起到具有更好的分子作用力，從而能夠防止粉末狀的改性石墨烯從中流失，導致浪費以及性能不佳。而在改性偶聯劑中加入矽酸乙酯能夠提高γ-巰丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、三甲基(三氟甲基)矽烷在混合過程中的混合度，使得整體上具有更好的分散性，使得改性後的石墨烯性質更加均勻。

通過改性石墨烯和改性聚四氟乙烯的配合能夠大幅度提高其抗靜電性的耐候性，即在長時間使用過程中，仍然具有較好的抗靜電性能。

分散劑的加入則主要對全部物料起到一個分散效果使得混合更加均勻，2，2-雙(4-羥苯基)丙烷聚碳酸酯、3-三甲基矽基-1-丙磺酸鈉、N-氨基甲醯甲基乙磺酸都能夠起到較好的分散效果，其於物料中的偶聯劑、改性活性炭均具有較好的相容性，能夠進一步提高整體物性的性質均勻。當2，2-雙(4-羥苯基)丙烷聚碳酸酯、3-三甲基矽基-1-丙磺酸鈉、N-氨基甲醯甲基乙磺酸混合使用時，能夠進一步提高耐候性，保證長時間使用後，襯裡和金屬管道具有較好的剝離強度以及抗靜電性能。

在改性石墨烯的過程中，最後通過配置好的緩衝液進行清洗，能夠洗去反應完成後的雜質以及副反應產物，同時，不會損傷改性活性炭本身的結構，保證改性活性炭的活性。

綜上所述，本發明的襯氟管道具有較好的剝離強度，以及抗靜電性能，同時在長時間使用過程中，還能夠保持較好的剝離強度和抗靜電性能。

具體實施方式

實施例一：

一種襯聚四氟乙烯的管道，包括管道本體，所述管道本體上設置有中空部，所述管中空部內壁上襯有改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙烯包括下列重量份組成：

聚四氟乙烯：100份

聚苯酯：7份

4-羥基苯並苯基酮：1份

2，2-雙(4-羥苯基)丙烷聚碳酸酯：7份

雙(3-(三乙氧基矽)丙基)四硫化物：3份

改性石墨烯：7份；

所述改性石墨包括下列方法製備：

步驟一：將石墨烯加入到強氧化劑中進行反應得到氧化石墨烯漿料；

步驟二：將氧化石墨烯表面氧化劑剝離；

步驟三：改性偶聯劑加入氧化石墨烯中改性得到改性石墨烯。

作為本發明的進一步改進：

所述改性石墨包括下列方法製備：

所述步驟一：向過氧化氫和硼酸鈉的混合物中加入石墨烯，經過低於10℃的冰浴條件下反應30分鐘的到初步氧化石墨烯，之後再將溫度升高至30℃，加入高錳酸鉀反應30分鐘，得到氧化石墨烯。

所述改性石墨包括下列方法製備：所述改性偶聯劑包括下列重量份組成：

γ-巰丙基三乙氧基矽烷：30份

乙烯基三乙氧基矽烷：10份

三甲基(三氟甲基)矽烷：5份

矽酸乙酯：5份。

所述步驟二中，將氧化石墨烯加入到磷酸二氫鉀-氫氧化鈉緩衝液中進行清洗。所述緩衝液包括下列重量份組成：

實施例二：

一種襯聚四氟乙烯的管道，包括管道本體，所述管道本體上設置有中空部，所述管中空部內壁上襯有改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙烯包括下列重量份組成：

聚四氟乙烯：125份

聚苯酯：10份

4-羥基苯並苯基酮：0.7份

3-三甲基矽基-1-丙磺酸鈉：5份

γ-氨丙基甲基二乙氧基矽烷：7份

改性石墨烯：10份；

所述改性石墨包括下列方法製備：

步驟一：將石墨烯加入到強氧化劑中進行反應得到氧化石墨烯漿料；

步驟二：將氧化石墨烯表面氧化劑剝離；

步驟三：改性偶聯劑加入氧化石墨烯中改性得到改性石墨烯。

作為本發明的進一步改進：

所述改性石墨包括下列方法製備：

所述步驟一：向過氧化氫和硼酸鈉的混合物中加入石墨烯，經過低於10℃的冰浴條件下反應30分鐘的到初步氧化石墨烯，之後再將溫度升高至30℃，加入高錳酸鉀反應30分鐘，得到氧化石墨烯。

所述改性石墨包括下列方法製備：所述改性偶聯劑包括下列重量份組成：

γ-巰丙基三乙氧基矽烷：30份

乙烯基三乙氧基矽烷：10份

三甲基(三氟甲基)矽烷：5份

矽酸乙酯：5份。

所述步驟二中，將氧化石墨烯加入到磷酸二氫鉀-氫氧化鈉緩衝液中進行清洗。所述緩衝液包括下列重量份組成：

實施例三：

一種襯聚四氟乙烯的管道，包括管道本體，所述管道本體上設置有中空部，所述管中空部內壁上襯有改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙烯包括下列重量份組成：

聚四氟乙烯：150份

聚苯酯：5份

4-羥基苯並苯基酮：0.5份

N-氨基甲醯甲基乙磺酸：10份

1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基矽烷：10份

改性石墨烯：5份；

所述改性石墨包括下列方法製備：

步驟一：將石墨烯加入到強氧化劑中進行反應得到氧化石墨烯漿料；

步驟二：將氧化石墨烯表面氧化劑剝離；

步驟三：改性偶聯劑加入氧化石墨烯中改性得到改性石墨烯。

作為本發明的進一步改進：

所述改性石墨包括下列方法製備：

所述步驟一：向過氧化氫和硼酸鈉的混合物中加入石墨烯，經過低於10℃的冰浴條件下反應30分鐘的到初步氧化石墨烯，之後再將溫度升高至30℃，加入高錳酸鉀反應30分鐘，得到氧化石墨烯。

所述改性石墨包括下列方法製備：所述改性偶聯劑包括下列重量份組成：

γ-巰丙基三乙氧基矽烷：30份

乙烯基三乙氧基矽烷：10份

三甲基(三氟甲基)矽烷：5份

矽酸乙酯：5份。

所述步驟二中，將氧化石墨烯加入到磷酸二氫鉀-氫氧化鈉緩衝液中進行清洗。

所述緩衝液包括下列重量份組成：

實施例四：

一種襯聚四氟乙烯的管道，包括管道本體，所述管道本體上設置有中空部，所述管中空部內壁上襯有改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙烯包括下列重量份組成：

聚四氟乙烯：100份

聚苯酯：7份

4-羥基苯並苯基酮：1份

分散劑：7份

所述分散劑中2，2-雙(4-羥苯基)丙烷聚碳酸酯、3-三甲基矽基-1-丙磺酸鈉、N-氨基甲醯甲基乙磺酸混合物的質量比為2∶2∶3。

偶聯劑：3份

所述偶聯劑中雙(3-(三乙氧基矽)丙基)四硫化物、γ-氨丙基甲基二乙氧基矽烷、1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基矽烷的質量比為2∶1∶3。

改性石墨烯：7份；

所述改性石墨包括下列方法製備：

步驟一：將石墨烯加入到強氧化劑中進行反應得到氧化石墨烯漿料；

步驟二：將氧化石墨烯表面氧化劑剝離；

步驟三：改性偶聯劑加入氧化石墨烯中改性得到改性石墨烯。

作為本發明的進一步改進：

所述改性石墨包括下列方法製備：

所述步驟一：向過氧化氫和硼酸鈉的混合物中加入石墨烯，經過低於10℃的冰浴條件下反應30分鐘的到初步氧化石墨烯，之後再將溫度升高至30℃，加入高錳酸鉀反應30分鐘，得到氧化石墨烯。

所述改性石墨包括下列方法製備：所述改性偶聯劑包括下列重量份組成：

γ-巰丙基三乙氧基矽烷：30份

乙烯基三乙氧基矽烷：10份

三甲基(三氟甲基)矽烷：5份

矽酸乙酯：5份。

所述步驟二中，將氧化石墨烯加入到磷酸二氫鉀-氫氧化鈉緩衝液中進行清洗。

所述緩衝液包括下列重量份組成：

對比例一：

一種襯聚四氟乙烯的管道，包括管道本體，所述管道本體上設置有中空部，所述管中空部內壁上襯有改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙烯包括下列重量份組成：

聚四氟乙烯：100份

改性石墨烯：7份；

對比例二：

實施例一：

一種襯聚四氟乙烯的管道，包括管道本體，所述管道本體上設置有中空部，所述管中空部內壁上襯有改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙烯包括下列重量份組成：

聚四氟乙烯：100份

聚苯酯：7份

4-羥基苯並苯基酮：1份

2，2-雙(4-羥苯基)丙烷聚碳酸酯：7份

雙(3-(三乙氧基矽)丙基)四硫化物：3份

石墨烯：7份；

對比例三：

一種襯聚四氟乙烯的管道，包括管道本體，所述管道本體上設置有中空部，所述管中空部內壁上襯有改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙烯包括下列重量份組成：

聚四氟乙烯：100份

2，2-雙(4-羥苯基)丙烷聚碳酸酯：7份

雙(3-(三乙氧基矽)丙基)四硫化物：3份

石墨烯：7份；

實施例四：

一種襯聚四氟乙烯的管道，包括管道本體，所述管道本體上設置有中空部，所述管中空部內壁上襯有改性聚四氟乙烯，所述改性聚四氟乙烯包括下列重量份組成：

聚四氟乙烯：100份

聚苯酯：7份

4-羥基苯並苯基酮：1份

石墨烯：7份；

將上述對比例和實施例的原理進行混合，混合均勻後加入到雙螺杆擠出機中製成塑料粒子，再將塑料粒子磨成粉末，通過等壓法，襯入到鑄鐵製成的管體中，之後檢測其剝離強度、表面電阻。除此之外，將整個襯有改性聚四氟乙烯的管體在紫外燈照射5小時、15小時、50小時的情況下檢測剝離強度和表面電阻。

在本發明中，改性聚四氟乙烯以聚四氟乙烯為載體，通過加入聚苯酯和4-羥基苯並苯基酮來調整整個聚四氟乙烯的的分子結構，使得聚四氟乙烯在保證其耐酸耐鹼的同時，能夠使得聚四氟乙烯具有一定的彈性，能夠在等壓法工藝的條件下，能夠起到更好與金屬本體貼合，同時，並且微量的活性基團的作用下能夠起到較好的與金屬管道內壁產生分子間作用力，保證襯裡不會從中脫落。

之後通過加入偶聯劑，能夠使得在反應過程中，形成三維網狀結構，使得聚四氟乙烯具有一定的彈性，這樣，在管道的邊緣處，就能夠在管道和管道，或者管道和法蘭連接過程中，能夠在彈性恢復力的作用下具有較好的密封效果。另外。

在偶聯劑的選擇上，選用雙(3-(三乙氧基矽)丙基)四硫化物、γ-氨丙基甲基二乙氧基矽烷、1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基矽烷，上述三種化合物本身就具有較好地和聚四氟乙烯偶聯的能力，能夠形成三維網狀結構。

改性石墨烯的加入主要是為了提高整體的抗靜電性，在改性石墨烯的加工過程中，首先通過氧化氫和硼酸鈉進行氧化，氧化氫作為常見的氧化劑，經常用於氧化，而硼酸鈉的加入主要是為了調節氧化強度，防止過度氧化，使得初步氧化更加均勻，過度氧化會使得其失去本身是石墨烯就具備的性質。另外在經過初步氧化之後，加入高錳酸鉀進行再次氧化，這樣使得最終氧化出來的氧化石墨烯孔隙更加均勻。

之後，在偶聯過程中，通過加入γ-巰丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、三甲基(三氟甲基)矽烷、矽酸乙酯進行與氧化石墨烯發生反應，形成改性改性活性炭，通過不通類型矽烷的共同改性，特別是經過通過加入γ-巰丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、三甲基(三氟甲基)矽烷的共同改性，使得改性石墨烯能夠具有更好地與改性聚聚四氟乙烯混合的相容性，同時，所帶的活性基團也能夠與經過偶聯劑改性過的改性聚四氟乙烯產生化學反應，從而使得改性石墨烯在混合入整體後，能夠起到具有更好的分子作用力，從而能夠防止粉末狀的改性石墨烯從中流失，導致浪費以及性能不佳。而在改性偶聯劑中加入矽酸乙酯能夠提高γ-巰丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、三甲基(三氟甲基)矽烷在混合過程中的混合度，使得整體上具有更好的分散性，使得改性後的石墨烯性質更加均勻。

通過改性石墨烯和改性聚四氟乙烯的配合能夠大幅度提高其抗靜電性的耐候性，即在長時間使用過程中，仍然具有較好的抗靜電性能。

分散劑的加入則主要對全部物料起到一個分散效果使得混合更加均勻，2，2-雙(4-羥苯基)丙烷聚碳酸酯、3-三甲基矽基-1-丙磺酸鈉、N-氨基甲醯甲基乙磺酸都能夠起到較好的分散效果，其於物料中的偶聯劑、改性活性炭均具有較好的相容性，能夠進一步提高整體物性的性質均勻。當2，2-雙(4-羥苯基)丙烷聚碳酸酯、3-三甲基矽基-1-丙磺酸鈉、N-氨基甲醯甲基乙磺酸混合使用時，能夠進一步提高耐候性，保證長時間使用後，襯裡和金屬管道具有較好的剝離強度以及抗靜電性能。

在改性石墨烯的過程中，最後通過配置好的緩衝液進行清洗，能夠洗去反應完成後的雜質以及副反應產物，同時，不會損傷改性活性炭本身的結構，保證改性活性炭的活性。

綜上所述，本發明的襯氟管道具有較好的剝離強度，以及抗靜電性能，同時在長時間使用過程中，還能夠保持較好的剝離強度和抗靜電性能。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。