专利名称：一种耐高温高强度多孔吸附材料的配方及其制备方法
技术领域：
本发明涉及吸附材料，特别涉及一种耐高温高强度多孔吸附材料的配方及其制备方法。
背景技术：
伴随着国民经济的迅速发展，环境污染问题越来越严重。在大气污染治理方面，空气中较小颗粒严重威胁人们的身体健康，尤其在钢厂、电厂、矿场周围。虽然国家提出PM< 2. 5等提高大气质量的课题，但是，市场上真正的吸附材料能做到实际开发且有很好的吸附效果的耐高温吸附材料很少，该方面的技术在世界范围内也是一个相对比较难以攻克的课题。 目前国内应用的耐高温吸附材料主要被德国和日本等几家公司垄断，这些吸附材料的价位很高。为此，开发一种成本较低和能有效控制孔径率的吸附材料是一个刻不容缓的问题。另外，鉴于钢厂、电厂、矿场对材料要求比较苛刻，因此，开发生产出耐高温高强度阻燃吸附材料具有重要的现实意义。有鉴于此，采用耐高温、易加工、成本相对较低的材料则是一种比较关键的选择。
发明内容
本发明的任务是提供一种耐高温高强度多孔吸附材料的配方及其制备方法，它解决了上述现有技术所存在的问题，充分利用聚醚醚酮(PEEK)和聚砜醚树脂(PES)的优良性能，同时辅助纳米级改性碳酸钙作为助剂，提高了烧结板基体材料的耐热性和强度，能形成比较均一的较小孔径，达到了耐高温高强度阻燃多孔吸附的目的。本发明的技术解决方案如下
一种耐高温高强度多孔吸附材料的配方，所述配方中材料的组成及质量份数为
PEEK 100 ；
PES :10-60 ；
纳米级改性碳酸钙3-40 ；
PI粉末涂料0. 1-2。所述PEEK的重均分子量在40000-70000，所述PES的重均分子量在35000-700000，
且要求两者树脂的相对分子质量均一。所述纳米级改性碳酸钙经过KH-550改性。一种耐高温高强度多孔吸附材料的制备方法，制得多孔吸附材料初步板材的加工工艺为
将PEEK、PES、纳米级改性碳酸钙，在100°C下热共混I小时；
将共混物置于模具中，机器温度设置220°C -280°C，逐渐升温，保持该温度3个小时后停止加热，室温自然冷却；
然后脱模，抽取板材。
初步加工成型板材时，需用PI粉末涂料进行喷涂处理，喷涂层为l-2mm。采用粉末喷涂的PI的分子量由于较低特以气相二氧化硅为助剂。加工基材PEEK与PES烧结加工温度取决于其相对分子质量和所需孔径的大小，如所需吸附材料孔径较大，其加工温度稍高，反之则加工温度较低。按本发明的一种耐高温高强度多孔吸附材料的配方及其制备方法，取得了以下的技术效果，并具有多方面的优点。聚醚醚酮(PEEK树脂)是一种性能优异的芳香族热塑性工程塑料。它具有良好的耐高温性能，其连续使用温度可在220°C以上，经纳米级碳酸钙改性后其耐热温度可保持240°C以上；同时它还具有耐化学品腐蚀、阻燃等优良性能。聚砜醚树脂(PES塑料)是由4，4-双磺酰氯二苯醚在无水氯化铁催化下，与二苯醚缩合制得。其折射率I. 85，玻璃化温度225°C，热变形温度203°C(1. 82MPa)。耐热性介于聚砜和聚芳砜之间，长期使用温度180°C -200°C。耐老化性能优异，在180°C使用可达20年。耐燃性好.即使燃烧也不发烟。耐蠕变性好，在150°C和20MPa压力下的应变只有2. 55%,经本发明的配方改性后，其使用温度可在220°C以上。将以上两种材料与改性纳米碳酸钙共混，采用特殊的烧结技术成型，可制得耐高温高强度阻燃多孔吸附材料的基体板材。本发明充分利用聚醚醚酮(PEEK)和聚砜醚树脂(PES)的优良性能，同时辅助纳米级改性碳酸钙作为助剂，大大提高了烧结板基体材料的耐热性和强度，能形成比较均一的较小的孔径，在200°C以上保持良好的孔径率，从而保证了烧结板材料对粉尘具有良好的吸附效果。本发明采用烧结技术成型，在生产工艺上操作相对比较简单，对设备材料等要求较低，可大批量持续生产。本发明采用PES粉状涂料进行喷涂，可有效提高制品的表面光洁度，一方面能有效地隔绝外在车间外在的铁锈，初步起到微细粉尘过滤的性能；另一方面对较小的粉尘具有初步吸附隔离作用，更能多次重复加工，有效地延长多孔吸附材料的使用寿命。目前世界范围内耐高温高强度多孔吸附材料的生产主要集中在日本和德国等几家公司，其价格相对较高；而采用PEEK、PES和纳米级改性碳酸钙作为主要材料，可大大降低该材料的生产成本，在力学性能强度和使用温度上也具有良好的实用性能。对于日本、德国等品牌的吸附材料，通过对我国企业所采用的该吸附材料的孔径观察，其孔径率相对比较单一；而采用PEEK、PES和纳米级改性碳酸钙生产的吸附材料，通过改变温度和添加纳米级改性碳酸钙的比例，可在短时间内达到良好的孔径率。按本发明的配方与工艺制得的多孔吸附材料，具有耐高温、孔径较小、强度高、阻燃、可通过烧结板表面涂料调整吸附粉尘等的粒径大小等等优点，在性能上能满足温度较高(连续使用温度200°C以上)的生产环境和对粉尘粒径较小等要求较高的吸附过滤要求中，并可多次重复使用。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作详细说明。本发明提供了一种耐高温高强度多孔吸附材料的配方，配方中材料的组成及质量份数为=PEEK 100 ；PES :10-60 ;纳米级改性碳酸钙:3-40 ；PI粉末涂料0. 1-2。其中PEEK的重均分子量在40000-70000，PES的重均分子量在35000-700000，且要求两者树脂的相对分子质量均一。纳米级改性碳酸钙经过KH-550改性。本发明还提供了一种耐高温高强度多孔吸附材料的制备方法，制得多孔吸附材料初步板材的加工工艺为
将PEEK、PES、纳米级改性碳酸钙，在100°C下热共混I小时；
将共混物置于模具中，机器温度设置220°C -280°C，逐渐升温，保持该温度3个小时后停止加热，室温自然冷却；
然后脱模，抽取板材。 初步加工成型板材时，需用PI粉末涂料进行喷涂处理，喷涂效果要求在1_2_左右。其主要原因有在高温条件下对板材形成有效的保护；在一定程度上可有效地控制整体板材的孔径；随着多孔材料应用时间的延长，可有效地重复喷涂粉末状涂料，起到对板材的保护、控制整体板材孔径的作用。采用粉末喷涂的PI的分子量应相对比较低，特以气相二氧化硅为助剂。加工基材PEEK与PES烧结加工温度取决于其相对分子质量和所需孔径的大小，如所需吸附材料孔径较大，其加工温度稍高，反之则加工温度较低。实施例I :
将PEEK100份、PESlO份、纳米级改性碳酸钙3份，在100°C下热共混I小时，将共混物置于模具中，机器温度设置220°C，逐渐升温，保持该温度3个小时后停止加热，室温自然冷却，至冷却完成，然后脱模，抽取板材；表面喷涂PI (以气硅为助剂)粉末涂料O. I份，制得多孔吸附材料。实施例2
将PEEK100份、PES50份、纳米级改性碳酸钙30份，在100°C下热共混I小时，将共混物置于模具中，机器温度设置253°C，逐渐升温，保持该温度3个小时后停止加热，室温自然冷却，至冷却完成，然后脱模，抽取板材；表面喷涂PI (以气硅为助剂)粉末涂料I. 7份，制得多孔吸附材料。实施例3
将PEEK100份、PES25份、纳米级改性碳酸钙8份，在100°C下热共混I小时，将共混物置于模具中，机器温度设置245 °C，逐渐升温，保持该温度3个小时后停止加热，室温自然冷却，至冷却完成，然后脱模，抽取板材；表面喷涂PI (以气硅为助剂)粉末涂料O. 8份，制得多孔吸附材料。实施例4
将PEEK100份、PES40份、纳米级改性碳酸钙20份，在100°C下热共混I小时，将共混物置于模具中，机器温度设置250°C，逐渐升温，保持该温度3个小时后停止加热，室温自然冷却，至冷却完成，然后脱模，抽取板材；表面喷涂PI (以气硅为助剂)粉末涂料I. 3份，制得多孔吸附材料。实施例5
将PEEK100份、PES50份、纳米级改性碳酸钙40份，在100°C下热共混I小时，将共混物置于模具中，机器温度设置255 °C，逐渐升温，保持该温度3个小时后停止加热，室温自然冷却，至冷却完成，然后脱模，抽取板材；表面喷涂PI (以气硅为助剂)粉末涂料I. 8份，制得多孔吸附材料。实施例6
将PEEK100份、PES60份、纳米级改性碳酸钙35份，在100°C下热共混I小时，将共混物置于模具中，机器温度设置280°C，逐渐升温，保持该温度3个小时后停止加热，室温自然冷却，至冷却完成，然后脱模，抽取板材；表面喷涂PI (以气硅为助剂)粉末涂料2份，制得多孔吸附材料。实施例7
将PEEK100份、PES15份、纳米级改性碳酸钙6份，在100°C下热共混I小时，将共混物 置于模具中，机器温度设置233 °C，逐渐升温，保持该温度3个小时后停止加热，室温自然冷却，至冷却完成，然后脱模，抽取板材；表面喷涂PI (以气硅为助剂)粉末涂料O. 5份，制得多孔吸附材料。将实施例7所得吸附材料样品经钢厂使用部分后的样品进行分析，其测试方法和步骤如下
(I)样品初始状态为暗红色固态物质，在进行相关测定前，深度切除样品表面的红色部分，直至露出淡黄色疏松多孔状固体部分。(2)根据具体测试要求，将样品制成粉末或切成片状进行相关检测。(3) BET比表面积测定利用切好的样品小薄片，在比表面仪(仪器型号N0VA4200e,仪器生产厂家Quantachrome Instruments)上测定样品的比表面积。本研究中样品的测试采用氮吸附法，测试结果样品的比表面积为2. 213m2/g，具有较大的比表面积，因此具有良好的吸附效果。(4)这些小颗粒的大小相对比较均匀，尺寸分布范围较宽。通过与图标的比例尺比较，可以看出，最大的接近I μ m,而大部分的颗粒尺寸都小于I μ m,甚至有些仅为10nm，因此可以通过孔径对粒度不同的粉尘进行有效过滤。当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变型都将落在本发明权利要求的范围内。
权利要求
1.一种耐高温高强度多孔吸附材料的配方，其特征在于，所述配方中材料的组成及质量份数为 PEEK 100 ；PES :10-60 ； 纳米级改性碳酸钙3-40 ； PI粉末涂料0. 1-2。
2.根据权利要求I所述的耐高温高强度多孔吸附材料的配方，其特征在于所述PEEK的重均分子量在40000-70000，所述PES的重均分子量在35000-700000，且要求两者树脂的相对分子质量均一。
3.根据权利要求I所述的耐高温高强度多孔吸附材料的配方，其特征在于所述纳米级改性碳酸钙经过KH-550改性。
4.一种耐高温高强度多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，制得多孔吸附材料初步板材的加工工艺为 将PEEK、PES、纳米级改性碳酸钙，在100°C下热共混I小时； 将共混物置于模具中，机器温度设置220°C _280°C，逐渐升温，保持该温度3个小时后停止加热，室温自然冷却； 然后脱模，抽取板材。
5.根据权利要求4所述的耐高温高强度多孔吸附材料的制备方法，其特征在于初步加工成型板材时，需用PI粉末涂料进行喷涂处理，喷涂层为l_2mm。
6.根据权利要求5所述的耐高温高强度多孔吸附材料的制备方法，其特征在于采用粉末喷涂的PI的分子量由于较低特以气相二氧化硅为助剂。
7.根据权利要求4所述的耐高温高强度多孔吸附材料的制备方法，其特征在于加工基材PEEK与PES烧结加工温度取决于其相对分子质量和所需孔径的大小，如所需吸附材料孔径较大，其加工温度稍高，反之则加工温度较低。
全文摘要
本发明涉及一种耐高温高强度多孔吸附材料的配方及其制备方法，将一定比例的PEEK与PES共混，将聚醚醚酮、聚砜醚树脂和改性纳米碳酸钙热共混后，置入模具中，采用烧结技术成型，其中PEEK、PES、纳米级改性碳酸钙的质量比为PEEK100，PES10-60，纳米级改性碳酸钙3-40。三种组分经机械热共混后，模具的温度在220℃-280℃，烧结3小时，冷却，制得初步吸附板材，用PI和气相二氧化硅制得的超细粉喷涂，将粉喷涂在板材表面。按本发明的配方与工艺制得的多孔吸附材料具有耐高温、阻燃、可通过烧结板表面涂料调整吸附粉尘等的粒径大小等优点，在性能上能满足温度较高的生产环境和对粉尘粒径较小等要求较高的吸附过滤要求中，并可多次重复使用。
文档编号C08J7/04GK102863739SQ20121040970
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者贺玉红, 李江波, 张勇 申请人:上海超高工程塑料有限公司