耐强腐蚀耐渗透材料及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐强腐蚀耐渗透的材料及其生产方法，是经由石墨材料改性剂改性处理后与聚四氟乙烯乳液复合制成。生产方法包括石墨材料改性剂的配制、石墨基材的改性处理、石墨与树脂的复合、树脂塑化等步骤。本发明获得的材料可以耐受强腐蚀性介质浓硫酸，浓硝酸，氢氟酸等的腐蚀耐渗透压力强度可达到1.0兆帕。该技术可大幅提高聚四氟乙烯与石墨复合的能力，并且并不降低石墨材料的强度。由于该材料既具有石墨优良的导热性能，又具聚四氟乙烯树脂的优异耐腐蚀性能，且可耐受一定的渗透压力，该复合材料可广泛应用于石墨制化工防腐设备的制造。
【专利说明】耐强腐蚀耐渗透材料及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种耐强腐蚀耐渗透的新材料，主要是一种能耐受强酸腐蚀的耐渗透复合石墨新材料及其生产方法。
【背景技术】
[0002]石墨材料具有良好的传热性能、耐腐蚀性能、机械加工性能，是较为理想的化工防腐设备材料，但由于石墨材料具有10?30%的通孔空隙，必须通过一些浸溃剂浸溃填充空隙后方可用于设备制造。由于受到浸溃剂本身的耐腐性能限制，普通树脂(如酚醛，呋喃树脂)浸溃的石墨材料，不能耐受硝酸、氢氟酸、浓硫酸等强腐蚀性酸。聚四氟乙烯由于具有很强的化学稳定性，也可以用作浸溃剂浸溃石墨，与上述强腐蚀性酸即使在高温条件下也不发生反应，但由于其具有较低的表面能，浸润性很差，与石墨很难复合，因此聚四氟乙烯浸溃石墨的耐压较低(一般不能超过0.2兆帕)，工业应用受到很大限制。本专利所叙述的方法，通过对石墨基材表面的改性处理，提高了聚四氟乙烯树脂与石墨的复合程度，与石墨完全复合，得到的这种树脂-石墨复合材料不仅能够抵御上述强酸的腐蚀，而且可以承受较高压力与较高温度，使用范围大大拓展。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于解决现有的石墨-树脂复合材料难以通过浸溃复合这一难题，提供了一种使得石墨与氟树脂紧密复合，获得耐腐蚀耐渗透性能的耐强腐蚀耐渗透材料及其生产方法。
[0004]本发明的技术解决方案是:
一种耐强腐蚀耐渗透的材料，其特征是:是经由石墨材料改性剂改性处理后与聚四氟乙烯乳液复合制成。
[0005]2.一种耐强腐蚀耐渗透材料的生产方法，其特征是:依次包括下列步骤:
(I)石墨材料改性剂的配制:
石墨材料改性剂由下列重量百分比的成分组成:
铬酸1% -5%
磷酸2% -10%
十二烷基磺酸钠 1% -5%
月桂酸钠1% -5%
水余量；
作为石墨材料改性剂，有以下特点，可有效改善聚四氟乙烯树脂与石墨间的复合程度:铬酸和磷酸与石墨表面发生反应，使石墨表面的亲水性得以增强。而十二烷基磺酸钠与月桂酸钠作为表面活性剂，其亲水端更易与亲水的石墨表面发生结合，该结合发生后的石墨表面与聚四氟乙烯树脂的亲和性明显得以加强。
[0006](2)石墨件的改性处理: 将石墨件加热至超过250°C，彻底除去石墨基材中的水分和油污，并使用高压空气，彻底清除石墨件表面浮尘后，将其浸入80~90°C的石墨材料改性剂中处理，超过3小时，然后烘干，备用；
(3)石墨与聚四氟乙烯树脂的复合:
将经改性处理的石墨件放入浸溃釜内，保持石墨件之间有3 ~ 5毫米的间距；抽真空，达到133.32X 10_3帕斯卡后，停止抽真空；随即吸入聚四氟乙烯乳液，液面高出石墨件5~10毫米后，消除真空，停留0.5小时，放出分散液，取出石墨件，待液流净，放入烘炉；
(4)树脂固化:
在保持2.0兆帕以上压力的条件下，在烘炉中8小时内将整个材料升温至400摄氏度，保温I小时，促使熔融的聚四氟乙烯树脂在石墨基材表面彻底流平；然后以10摄氏度/小时的速率降至160°C，调节氟树脂在石墨基材孔隙当中的结晶结构，较好的填充石墨基材的表面孔隙。之后，自然降至室温。
[0007]本发明的有益效果:
本发明提供了一种经石墨材料改性剂改性后的石墨型材与聚四氟乙烯树脂复合材料的制备方法，该方法通过将石墨材料改性剂改性后的石墨型材与聚四氟乙烯树脂在真空条件下复合，并在高温，高压下进行固化制备得到。
[0008]作为石墨材料改性剂，有以下特点，可有效改善聚四氟乙烯树脂与石墨间的复合程度:铬酸和磷酸与石墨表面发生反应，使石墨表面的亲水性得以增强。而十二烷基磺酸钠与月桂酸钠作为表面活性剂，其亲水端更易与亲水的石墨表面发生结合，该结合发生后的石墨表面与聚四氟乙烯树脂的亲和性明显得以加强。
[0009]该复合材料具备耐强腐蚀介质耐渗透压力的特点。实验表明，该材料可以耐受强腐蚀性介质浓硫酸，浓硝酸，氢氟酸等的腐蚀，耐渗透压力强度可达到1.0兆帕。实验同时证明该方法的采用并不降低石墨材料的强度。通过使用该技术，可以大幅提高聚四氟乙烯与石墨复合的能力。未采取石墨改性剂改性的石墨经过一次浸溃复合其增重率不超过6%，使用该技术改性后的石墨经过一次浸溃复合其增重率可达到超过9%。
[0010]本发明产品既具有石墨优良的导热性能，又具有优异耐腐蚀性能，且可耐受一定的渗透压力，该复合材料可广泛应用于石墨制化工防腐设备的制造。
【具体实施方式】
[0011]实施例1:
(I)石墨材料改性剂的配制:
石墨材料改性剂为水溶液，包括3%的铬酸，2%的磷酸，5%的十二烷基磺酸钠、2%的月桂酸钠及余量的水，上述用量为质量百分比。
[0012]作为石墨材料改性剂，有以下特点，可有效改善聚四氟乙烯树脂与石墨间的复合程度:铬酸和磷酸与石墨表面发生反应，使石墨表面的亲水性得以增强。而十二烷基磺酸钠与月桂酸钠作为表面活性剂，其亲水端更易与亲水的石墨表面发生结合，该结合发生后的石墨表面与聚四氟乙烯树脂的亲和性明显得以加强。
[0013](2)石墨基材的改性处理:
将石墨基材加热至超过250摄氏度，彻底除去石墨基材中的水分和油污，并使用闻压空气，彻底清除石墨基材表面浮尘后，将其浸入85摄氏度的石墨材料改性剂中超过3小时，烘干，备用。
[0014](3)石墨与聚四氟乙烯树脂的复合:
将石墨件放入浸溃釜内，保持石墨件之间有3 ~ 5毫米的间距。抽真空，达到133.32 X 10_3帕斯卡后，停止抽真空。随即吸入聚四氟乙烯乳液，液面高出石墨件5~10毫米后，消除真空，停留0.5小时，放出分散液，取出石墨件，待液流净，放入烘炉。
[0015](4)树脂固化:
在保持2.0兆帕以上压力的条件下，在8小时内将整个材料升温至400摄氏度，保温I小时，促使熔融的聚四氟乙烯树脂在石墨基材表面彻底流平。然后以10摄氏度/小时的速率降至160摄氏度，调节氟树脂在石墨基材孔隙当中的结晶结构，较好的填充石墨基材的表面孔隙。之后，自然降至室温即可。
[0016]实施例2:
(I)石墨材料改性剂的配制:
石墨材料改性剂为水溶液，为含有5%的铬酸，10%的磷酸，3%的十二烷基磺酸钠、5%的月桂酸钠以及余量的水。
[0017]作为石墨材料改性剂，有以下特点，可有效改善聚四氟乙烯树脂与石墨间的复合程度:铬酸和磷酸与石墨表面发生反应，使石墨表面的亲水性得以增强。而十二烷基磺酸钠与月桂酸钠作为表面活性剂，其亲水端更易与亲水的石墨表面发生结合，该结合发生后的石墨表面与聚四氟乙烯树脂的亲和性明显得以加强。
[0018](2)石墨基材的改性处理:
将石墨基材加热至超过250摄氏度，彻底除去石墨基材中的水分和油污，并使用闻压空气，彻底清除石墨基材表面浮尘后，将其浸入80摄氏度的石墨材料改性剂中超过3小时，烘干，备用。
[0019](3)石墨与聚四氟乙烯树脂的复合:
将石墨件放入浸溃釜内，保持石墨件之间有3 ~ 5毫米的间距。抽真空，达到133.32 X 10_3帕斯卡后，停止抽真空。随即吸入聚四氟乙烯乳液，液面高出石墨件5~10毫米后，消除真空，停留0.5小时，放出分散液，取出石墨件，待液流净，放入烘炉。
[0020](4)树脂固化:
在保持2.0兆帕以上压力的条件下，在8小时内将整个材料升温至400摄氏度，保温I小时，促使熔融的聚四氟乙烯树脂在石墨基材表面彻底流平。然后以10摄氏度/小时的速率降至160摄氏度，调节氟树脂在石墨基材孔隙当中的结晶结构，较好的填充石墨基材的表面孔隙。之后，自然降至室温即可。
[0021]实施例3:
(I)石墨材料改性剂的配制:
石墨材料改性剂为水溶液，包括5%的铬酸，2%的磷酸，5%的十二烷基磺酸钠、5%的月桂酸钠及余量的水。
[0022]作为石墨材料改性剂，有以下特点，可有效改善聚四氟乙烯树脂与石墨间的复合程度:铬酸和磷酸与石墨表面发生反应，使石墨表面的亲水性得以增强。而十二烷基磺酸钠与月桂酸钠作为表面活性剂，其亲水端更易与亲水的石墨表面发生结合，该结合发生后的石墨表面与聚四氟乙烯树脂的亲和性明显得以加强。
[0023](2)石墨基材的改性处理:
将石墨基材加热至超过250摄氏度，彻底除去石墨基材中的水分和油污，并使用闻压空气，彻底清除石墨基材表面浮尘后，将其浸入90摄氏度的石墨材料改性剂中超过3小时，烘干，备用。
[0024](3)石墨与聚四氟乙烯树脂的复合:
将石墨件放入浸溃釜内，保持石墨件之间有3 ~ 5毫米的间距。抽真空，达到133.32 X 10_3帕斯卡后，停止抽真空。随即吸入聚四氟乙烯乳液，液面高出石墨件5~10毫米后，消除真空，停留0.5小时，放出分散液，取出石墨件，待液流净，放入烘炉。
[0025](4)树脂固化:
在保持2.0兆帕以上压力的条件下，在8小时内将整个材料升温至400摄氏度，保温I小时，促使熔融的聚四氟乙烯树脂在石墨基材表面彻底流平。然后以10摄氏度/小时的速率降至160摄氏度，调节氟树脂在石墨基材孔隙当中的结晶结构，较好的填充石墨基材的表面孔隙。之后，自然降至室温即可。
【权利要求】
1.一种耐强腐蚀耐渗透的材料，其特征是:是经由石墨材料改性剂改性处理后与聚四氟乙烯乳液复合制成。
2.一种耐强腐蚀耐渗透材料的生产方法，其特征是:依次包括下列步骤: (1)石墨材料改性剂的配制: 石墨材料改性剂由下列重量百分比的成分组成: 铬酸1% -5% 磷酸2% -10% 十二烷基磺酸钠 1% -5% 月桂酸钠1% -5% 水余量； (2)石墨件的改性处理: 将石墨件加热至超过250°C，并使用高压空气，清除石墨件表面浮尘后，将其浸入80-900C的石墨材料改性剂中处理，然后烘干，备用； (3)石墨与聚四氟乙烯树脂的复合: 将经改性处理的石墨件放入浸溃釜内，保持石墨件之间有3 ~ 5毫米的间距；抽真空；随后吸入聚四氟乙烯乳液，液面高出石墨件5~10毫米后，消除真空，放出分散液，取出石墨件，待液流净，放入烘炉； (4)树脂固化: 在保持2.0兆帕以上压力的条件下，在烘炉中8小时内将整个材料升温至400摄氏度，保温；然后降至160°C，之后，自然降至室温。
【文档编号】C08K9/02GK104513448SQ201410827631
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月29日 优先权日:2014年12月29日
【发明者】高翔, 冯曦, 冯圣君, 窦振新, 施忠 申请人:南通三圣石墨设备科技股份有限公司