一種耐高壓透水性多孔材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于多孔材料領域，公開了一種耐高壓透水性多孔材料及其制備方法。所述多孔材料是由乙烯基單體、氧化-還原引發(fā)劑、表面活性劑、水以及硅烷表面處理的粉末填料五組分組成；或者由上述的五組分與骨料組成。本發(fā)明的多孔材料是將上述五組分所形成的混合漿料或混合漿料與大粒徑有機填料混勻后的混合料，注入模具或者注入裝有大孔立體網狀材料的模具中進行固化成型制備而得。固化成型后的多孔材料具有優(yōu)異的透氣透水性和耐高壓性，抗壓強度>33MPa，彎曲強度>14MPa，孔隙率（開孔）>20%，并可多次重復使用。本發(fā)明制備的多孔材料可應用于制造陶瓷高壓注漿成型模具，建材、水過濾凈化等領域。
【專利說明】一種耐高壓透水性多孔材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于多孔材料領域，具體涉及一種耐高壓透水性材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]在陶瓷行業(yè)中，高壓注漿(壓力可高達4MPa)具有周期短、效率高、坯體質量好、不必修坯、強度高、無須干燥、表面光潔度高、可連續(xù)注漿、機械化自動化水平高、生產線占地面積小、操作環(huán)境好、環(huán)境廢棄物少等，不僅能大幅度提聞廣品質量、檔次和提聞生廣效率，還能大幅度降低勞動力成本、勞動強度和節(jié)約勞動場所，減少環(huán)境污染，高壓注漿已在美國、德國、日本、意大利等發(fā)達國家獲得了廣泛的應用，它們獲得了巨大的經濟效益和社會效益，用它幾乎可以成型所有衛(wèi)生潔具產品。
[0003]多年來我國經濟持續(xù)高速發(fā)展，土地資源、能源供應全面緊張，人口紅利已完全消失，勞動力成本大幅上升，勞動者自我保護意識日益加強，企業(yè)面臨著原材料、能源漲價、經濟效益降低、勞動力缺乏和環(huán)境保護的壓力，高壓注漿技術正是國內傳統(tǒng)陶瓷企業(yè)轉型升級的主要方向之一，而高壓注漿工藝應用的關鍵技術之一是具有過濾作用的耐高壓透水模具材料的制造和維護。
[0004]透水材料是一種開孔型多孔材料，在環(huán)保、化工、生物醫(yī)學、水處理、建筑、交通運輸、包裝、家電、醫(yī)療器械、電池等領域有著廣闊的應用，如陶瓷壓力注漿模具、城市建設用透水路面及排水系統(tǒng)、農業(yè)灌溉、分離富集材料、催化劑載體、藥物緩釋材料、過濾板材或元件、密封件、保溫隔熱件等。
[0005]目前，在以環(huán)氧樹脂為基料制作的微通孔透水材料的陶瓷壓力注漿成型模具的機械強度、耐熱性、耐化學浸蝕性等性能均較低，抗折強度一般在IOMPa以下(見文獻中國專利申請?zhí)?8117513.9 “一種樹脂模具材料”，200910166349.1 “一種耐候性透水材料及其用途”)，耐高壓性能差。文獻(中國專利申請?zhí)?01210476739.0 “一種復合透水材料，及其制造方法和衍生產品”)介紹了以PE、PVC或PP等化工材料為主體材料，以本身具有納米級微孔的填料、隔離劑和塑化劑為致孔劑形成互聯(lián)貫通的微孔結構的透水材料的制備方法；文獻(中國專利申請?zhí)?00810045396.6 “半熔融擠出成型制備開孔型微孔塑料型材的方法”)通過調節(jié)粉末粒徑、添加劑和成型工藝條件等來控制獲得開孔型微孔塑料制品；文獻(中國專利申請?zhí)?00810120988.X “微孔塑料過濾元件及其制備方法”)則以聚乙烯或聚丙烯或它們的混合物壓制法成型微孔塑料，但這些方法開孔率難以控制，韌性低，耐高壓交變性能差，難以成型各種外形復雜的模具材料。文獻(中國專利申請?zhí)?01110370935.5“高內相乳液可逆加成斷鏈轉移聚合制備多孔材料的方法”、201210233736.4 “細乳液模板法制備開孔型亞微米多孔聚合物材料的方法”)介紹了在60°C以上聚合成型制備多孔材料的液相成孔方法，聚合時間長達24~48小時，并且水相重量比例高，制備的多孔材料強度低。文獻(中國專利申請?zhí)?00710039514.8“一種制備開孔聚合物材料的反相乳液模板法”)則以水溶性的過硫酸銨或過硫酸鉀為引發(fā)劑、以陽離子型表面活性劑為乳化劑，將乙烯基單體在65~75°C聚合反應10~14小時后制備開孔型聚合物材料，水占體系體積的60~98%，所制備的多孔材料強度低、制備周期長。

【發(fā)明內容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術中缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種耐高壓透水性多孔材料。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供上述耐高壓透水性多孔材料的制備方法。
[0008]本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn):
[0009]一種耐高壓透水性多孔材料，由乙烯基單體、氧化-還原引發(fā)劑、表面活性劑、水以及硅烷表面處理的粉末填料五組分組成；或者由上述的五組分與骨料組成；
[0010]所述的五組分按重量百分比計，各組分含量如下:
[0011]
【權利要求】
1.一種耐高壓透水性多孔材料，其特征在于:由乙烯基單體、氧化-還原引發(fā)劑、表面活性劑、水以及硅烷表面處理的粉末填料五組分組成；或者由上述的五組分與骨料組成； 所述的五組分按重量百分比計，各組分含量如下:
2.根據權利要求1所述耐高壓透水性多孔材料，其特征在于:所述的乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、馬來酸乙二醇酯、馬來酸二丁二醇酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯和甲基丙烯酸羥丙酯中的一種以上。
3.根據權利要求1所述耐高壓透水性多孔材料，其特征在于:所述的氧化-還原引發(fā)劑為油溶性氧化-還原引發(fā)劑，由氧化劑和還原劑兩部分組成，其中氧化劑與還原劑的重量比為100:5~50 ；所述氧化劑為自由基型過氧化物，所述還原劑為叔胺類或變價金屬的羧酸鹽。
4.根據權利要求3所述耐高壓透水性多孔材料，其特征在于:所述氧化劑為過氧化苯甲酰、過氧化二月桂酰、過氧化二 -(3，5，5-三甲基己酰)、過氧化氫異丙苯、叔丁基過氧化氫、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔戊酯、過氧化二碳酸雙(2-苯氧乙基)酯、過氧化二碳酸雙十四烷基酯、過氧化甲乙酮和過氧化環(huán)己酮中的一種以上； 所述的還原劑為N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基對甲苯胺、N，N-二(2-羥丙基)對甲苯胺、N，N-二(2-羥乙基)對甲苯胺、環(huán)烷酸鈷、異辛酸鈷和異辛酸釩中的一種以上。
5.根據權利要求1所述耐高壓透水性多孔材料，其特征在于:所述的表面活性劑為聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚或吐溫中的一種以上； 所述聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚為聚醚L64、聚醚L35、聚醚L45、聚醚L65、聚醚P125、聚醚F127和聚醚F68中的一種以上；所述吐溫為吐溫T-20、吐溫T-40和吐溫T-60中的一種以上。
6.根據權利要求1所述耐高壓透水性多孔材料，其特征在于:所述的硅烷表面處理的粉末填料為硅烷處理的無機填料、硅烷處理的有機填料或兩者的混合物； 所述的硅烷表面處理的粉末填料是采用硅烷對粉末填料進行濕法表面處理得到； 所述的硅烷為3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷； 所述的粉末填料為無機填料或有機填料。
7.根據權利要求6所述耐高壓透水性多孔材料，其特征在于:所述的有機填料為聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛和聚碳酸酯中的一種以上；所述有機粉末填料的平均粒徑為10μ m ~200 μ m ； 所述的無機填料為氧化鋁、氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁、二氧化鈦、碳酸鎂、硅酸鎂鋰、硅酸鎂鋁、硼砂、白云石、石膏、重晶石、滑石、高嶺土、硅灰石和玻璃粉中的一種以上；所述無機填料的平均粒徑為3 μ m~1000 μ m。
8.根據權利要求1所述耐高壓透水性多孔材料，其特征在于:所述大粒徑有機填料為聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯和聚碳酸酯中的一種以上；所述大粒徑有機填料平均粒徑為500 μ m~2000 μ m ;所述大粒徑有機填料的用量小于或等于五組分總重量的15%，所述五組分為乙烯基單體、氧化-還原引發(fā)劑、表面活性劑、水以及硅烷表面處理的粉末填料； 所述大孔立體網狀材料為玻璃纖維網、金屬網或有機纖維網；所述大孔立體網狀材料的孔徑為2mm~4mm。
9.根據權利要求1所述耐高壓透水性多孔材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)室溫下，將硅烷表面處理的粉末填料與水混合均勻，形成含水組分； (2)將乙烯基單體、氧化-還原引發(fā)劑、表面活性劑依次加入容器中，室溫下攪拌混合均勻，形成含油組分；或將乙烯基單體、氧化-還原引發(fā)劑、表面活性劑、大粒徑有機填料依次加入容器中，室溫下攪拌混合均勻，形成含油組分； (3)在室溫以及攪拌的條件下，向步驟(2)裝有含油組分的容器中加入步驟(1)所形成的含水組分，混合均勻，得到混合漿料； (4)將混合漿料迅速注入模具中進行固化，澆注成型后，脫模，得到耐高壓透水性多孔材料；或者將混合漿料迅速注入裝有大孔立體網狀材料的模具中進行固化，澆注成型后，脫模，得到耐高壓透水性多孔材料。
10.根據權利要求9所述耐高壓透水性多孔材料的制備方法，其特征在于:步驟(1)~(3)中所述的室溫為5~35°C;步驟(1)中所述的攪拌速度為200~2000轉/分鐘，30s ≤攪拌時間< 1Omin ;步驟(2)中所述的攪拌速度為200~2000轉/分鐘，30s <攪拌時間≤5min ;步驟(3)中所述的攪拌速度為1000~8000轉/分鐘，1Os≤攪拌時間≤2min ;步驟(4)中所述的固化條件為在5~35°C條件下固化0.5h~5h。
【文檔編號】C08F4/40GK103910821SQ201410097524
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權日:2014年3月14日
【發(fā)明者】黃月文, 王斌 申請人:中科院廣州化學有限公司南雄材料生產基地, 中科院廣州化學有限公司