耐強腐蝕耐滲透材料及其生產方法
2024-02-18 06:01:15 1
耐強腐蝕耐滲透材料及其生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種耐強腐蝕耐滲透的材料及其生產方法，是經由石墨材料改性劑改性處理後與聚四氟乙烯乳液複合製成。生產方法包括石墨材料改性劑的配製、石墨基材的改性處理、石墨與樹脂的複合、樹脂塑化等步驟。本發明獲得的材料可以耐受強腐蝕性介質濃硫酸，濃硝酸，氫氟酸等的腐蝕耐滲透壓力強度可達到1.0兆帕。該技術可大幅提高聚四氟乙烯與石墨複合的能力，並且並不降低石墨材料的強度。由於該材料既具有石墨優良的導熱性能，又具聚四氟乙烯樹脂的優異耐腐蝕性能，且可耐受一定的滲透壓力，該複合材料可廣泛應用於石墨制化工防腐設備的製造。
【專利說明】耐強腐蝕耐滲透材料及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種耐強腐蝕耐滲透的新材料，主要是一種能耐受強酸腐蝕的耐滲透複合石墨新材料及其生產方法。
【背景技術】
[0002]石墨材料具有良好的傳熱性能、耐腐蝕性能、機械加工性能，是較為理想的化工防腐設備材料，但由於石墨材料具有10?30%的通孔空隙，必須通過一些浸潰劑浸潰填充空隙後方可用於設備製造。由於受到浸潰劑本身的耐腐性能限制，普通樹脂(如酚醛，呋喃樹脂)浸潰的石墨材料，不能耐受硝酸、氫氟酸、濃硫酸等強腐蝕性酸。聚四氟乙烯由於具有很強的化學穩定性，也可以用作浸潰劑浸潰石墨，與上述強腐蝕性酸即使在高溫條件下也不發生反應，但由於其具有較低的表面能，浸潤性很差，與石墨很難複合，因此聚四氟乙烯浸潰石墨的耐壓較低(一般不能超過0.2兆帕)，工業應用受到很大限制。本專利所敘述的方法，通過對石墨基材表面的改性處理，提高了聚四氟乙烯樹脂與石墨的複合程度，與石墨完全複合，得到的這種樹脂-石墨複合材料不僅能夠抵禦上述強酸的腐蝕，而且可以承受較高壓力與較高溫度，使用範圍大大拓展。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於解決現有的石墨-樹脂複合材料難以通過浸潰複合這一難題，提供了一種使得石墨與氟樹脂緊密複合，獲得耐腐蝕耐滲透性能的耐強腐蝕耐滲透材料及其生產方法。
[0004]本發明的技術解決方案是:
一種耐強腐蝕耐滲透的材料，其特徵是:是經由石墨材料改性劑改性處理後與聚四氟乙烯乳液複合製成。
[0005]2.一種耐強腐蝕耐滲透材料的生產方法，其特徵是:依次包括下列步驟:
(I)石墨材料改性劑的配製:
石墨材料改性劑由下列重量百分比的成分組成:
鉻酸1% -5%
磷酸2% -10%
十二烷基磺酸鈉 1% -5%
月桂酸鈉1% -5%
水餘量；
作為石墨材料改性劑，有以下特點，可有效改善聚四氟乙烯樹脂與石墨間的複合程度:鉻酸和磷酸與石墨表面發生反應，使石墨表面的親水性得以增強。而十二烷基磺酸鈉與月桂酸鈉作為表面活性劑，其親水端更易與親水的石墨表面發生結合，該結合發生後的石墨表面與聚四氟乙烯樹脂的親和性明顯得以加強。
[0006](2)石墨件的改性處理: 將石墨件加熱至超過250°C，徹底除去石墨基材中的水分和油汙，並使用高壓空氣，徹底清除石墨件表面浮塵後，將其浸入80~90°C的石墨材料改性劑中處理，超過3小時，然後烘乾，備用；
(3)石墨與聚四氟乙烯樹脂的複合:
將經改性處理的石墨件放入浸潰釜內，保持石墨件之間有3 ~ 5毫米的間距；抽真空，達到133.32X 10_3帕斯卡後，停止抽真空；隨即吸入聚四氟乙烯乳液，液面高出石墨件5~10毫米後，消除真空，停留0.5小時，放出分散液，取出石墨件，待液流淨，放入烘爐；
(4)樹脂固化:
在保持2.0兆帕以上壓力的條件下，在烘爐中8小時內將整個材料升溫至400攝氏度，保溫I小時，促使熔融的聚四氟乙烯樹脂在石墨基材表面徹底流平；然後以10攝氏度/小時的速率降至160°C，調節氟樹脂在石墨基材孔隙當中的結晶結構，較好的填充石墨基材的表面孔隙。之後，自然降至室溫。
[0007]本發明的有益效果:
本發明提供了一種經石墨材料改性劑改性後的石墨型材與聚四氟乙烯樹脂複合材料的製備方法，該方法通過將石墨材料改性劑改性後的石墨型材與聚四氟乙烯樹脂在真空條件下複合，並在高溫，高壓下進行固化製備得到。
[0008]作為石墨材料改性劑，有以下特點，可有效改善聚四氟乙烯樹脂與石墨間的複合程度:鉻酸和磷酸與石墨表面發生反應，使石墨表面的親水性得以增強。而十二烷基磺酸鈉與月桂酸鈉作為表面活性劑，其親水端更易與親水的石墨表面發生結合，該結合發生後的石墨表面與聚四氟乙烯樹脂的親和性明顯得以加強。
[0009]該複合材料具備耐強腐蝕介質耐滲透壓力的特點。實驗表明，該材料可以耐受強腐蝕性介質濃硫酸，濃硝酸，氫氟酸等的腐蝕，耐滲透壓力強度可達到1.0兆帕。實驗同時證明該方法的採用並不降低石墨材料的強度。通過使用該技術，可以大幅提高聚四氟乙烯與石墨複合的能力。未採取石墨改性劑改性的石墨經過一次浸潰複合其增重率不超過6%，使用該技術改性後的石墨經過一次浸潰複合其增重率可達到超過9%。
[0010]本發明產品既具有石墨優良的導熱性能，又具有優異耐腐蝕性能，且可耐受一定的滲透壓力，該複合材料可廣泛應用於石墨制化工防腐設備的製造。
【具體實施方式】
[0011]實施例1:
(I)石墨材料改性劑的配製:
石墨材料改性劑為水溶液，包括3%的鉻酸，2%的磷酸，5%的十二烷基磺酸鈉、2%的月桂酸鈉及餘量的水，上述用量為質量百分比。
[0012]作為石墨材料改性劑，有以下特點，可有效改善聚四氟乙烯樹脂與石墨間的複合程度:鉻酸和磷酸與石墨表面發生反應，使石墨表面的親水性得以增強。而十二烷基磺酸鈉與月桂酸鈉作為表面活性劑，其親水端更易與親水的石墨表面發生結合，該結合發生後的石墨表面與聚四氟乙烯樹脂的親和性明顯得以加強。
[0013](2)石墨基材的改性處理:
將石墨基材加熱至超過250攝氏度，徹底除去石墨基材中的水分和油汙，並使用聞壓空氣，徹底清除石墨基材表面浮塵後，將其浸入85攝氏度的石墨材料改性劑中超過3小時，烘乾，備用。
[0014](3)石墨與聚四氟乙烯樹脂的複合:
將石墨件放入浸潰釜內，保持石墨件之間有3 ~ 5毫米的間距。抽真空，達到133.32 X 10_3帕斯卡後，停止抽真空。隨即吸入聚四氟乙烯乳液，液面高出石墨件5~10毫米後，消除真空，停留0.5小時，放出分散液，取出石墨件，待液流淨，放入烘爐。
[0015](4)樹脂固化:
在保持2.0兆帕以上壓力的條件下，在8小時內將整個材料升溫至400攝氏度，保溫I小時，促使熔融的聚四氟乙烯樹脂在石墨基材表面徹底流平。然後以10攝氏度/小時的速率降至160攝氏度，調節氟樹脂在石墨基材孔隙當中的結晶結構，較好的填充石墨基材的表面孔隙。之後，自然降至室溫即可。
[0016]實施例2:
(I)石墨材料改性劑的配製:
石墨材料改性劑為水溶液，為含有5%的鉻酸，10%的磷酸，3%的十二烷基磺酸鈉、5%的月桂酸鈉以及餘量的水。
[0017]作為石墨材料改性劑，有以下特點，可有效改善聚四氟乙烯樹脂與石墨間的複合程度:鉻酸和磷酸與石墨表面發生反應，使石墨表面的親水性得以增強。而十二烷基磺酸鈉與月桂酸鈉作為表面活性劑，其親水端更易與親水的石墨表面發生結合，該結合發生後的石墨表面與聚四氟乙烯樹脂的親和性明顯得以加強。
[0018](2)石墨基材的改性處理:
將石墨基材加熱至超過250攝氏度，徹底除去石墨基材中的水分和油汙，並使用聞壓空氣，徹底清除石墨基材表面浮塵後，將其浸入80攝氏度的石墨材料改性劑中超過3小時，烘乾，備用。
[0019](3)石墨與聚四氟乙烯樹脂的複合:
將石墨件放入浸潰釜內，保持石墨件之間有3 ~ 5毫米的間距。抽真空，達到133.32 X 10_3帕斯卡後，停止抽真空。隨即吸入聚四氟乙烯乳液，液面高出石墨件5~10毫米後，消除真空，停留0.5小時，放出分散液，取出石墨件，待液流淨，放入烘爐。
[0020](4)樹脂固化:
在保持2.0兆帕以上壓力的條件下，在8小時內將整個材料升溫至400攝氏度，保溫I小時，促使熔融的聚四氟乙烯樹脂在石墨基材表面徹底流平。然後以10攝氏度/小時的速率降至160攝氏度，調節氟樹脂在石墨基材孔隙當中的結晶結構，較好的填充石墨基材的表面孔隙。之後，自然降至室溫即可。
[0021]實施例3:
(I)石墨材料改性劑的配製:
石墨材料改性劑為水溶液，包括5%的鉻酸，2%的磷酸，5%的十二烷基磺酸鈉、5%的月桂酸鈉及餘量的水。
[0022]作為石墨材料改性劑，有以下特點，可有效改善聚四氟乙烯樹脂與石墨間的複合程度:鉻酸和磷酸與石墨表面發生反應，使石墨表面的親水性得以增強。而十二烷基磺酸鈉與月桂酸鈉作為表面活性劑，其親水端更易與親水的石墨表面發生結合，該結合發生後的石墨表面與聚四氟乙烯樹脂的親和性明顯得以加強。
[0023](2)石墨基材的改性處理:
將石墨基材加熱至超過250攝氏度，徹底除去石墨基材中的水分和油汙，並使用聞壓空氣，徹底清除石墨基材表面浮塵後，將其浸入90攝氏度的石墨材料改性劑中超過3小時，烘乾，備用。
[0024](3)石墨與聚四氟乙烯樹脂的複合:
將石墨件放入浸潰釜內，保持石墨件之間有3 ~ 5毫米的間距。抽真空，達到133.32 X 10_3帕斯卡後，停止抽真空。隨即吸入聚四氟乙烯乳液，液面高出石墨件5~10毫米後，消除真空，停留0.5小時，放出分散液，取出石墨件，待液流淨，放入烘爐。
[0025](4)樹脂固化:
在保持2.0兆帕以上壓力的條件下，在8小時內將整個材料升溫至400攝氏度，保溫I小時，促使熔融的聚四氟乙烯樹脂在石墨基材表面徹底流平。然後以10攝氏度/小時的速率降至160攝氏度，調節氟樹脂在石墨基材孔隙當中的結晶結構，較好的填充石墨基材的表面孔隙。之後，自然降至室溫即可。
【權利要求】
1.一種耐強腐蝕耐滲透的材料，其特徵是:是經由石墨材料改性劑改性處理後與聚四氟乙烯乳液複合製成。
2.一種耐強腐蝕耐滲透材料的生產方法，其特徵是:依次包括下列步驟: (1)石墨材料改性劑的配製: 石墨材料改性劑由下列重量百分比的成分組成: 鉻酸1% -5% 磷酸2% -10% 十二烷基磺酸鈉 1% -5% 月桂酸鈉1% -5% 水餘量； (2)石墨件的改性處理: 將石墨件加熱至超過250°C，並使用高壓空氣，清除石墨件表面浮塵後，將其浸入80-900C的石墨材料改性劑中處理，然後烘乾，備用； (3)石墨與聚四氟乙烯樹脂的複合: 將經改性處理的石墨件放入浸潰釜內，保持石墨件之間有3 ~ 5毫米的間距；抽真空；隨後吸入聚四氟乙烯乳液，液面高出石墨件5~10毫米後，消除真空，放出分散液，取出石墨件，待液流淨，放入烘爐； (4)樹脂固化: 在保持2.0兆帕以上壓力的條件下，在烘爐中8小時內將整個材料升溫至400攝氏度，保溫；然後降至160°C，之後，自然降至室溫。
【文檔編號】C08K9/02GK104513448SQ201410827631
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月29日 優先權日:2014年12月29日
【發明者】高翔, 馮曦, 馮聖君, 竇振新, 施忠 申請人:南通三聖石墨設備科技股份有限公司