本發(fā)明屬于工業(yè)濾布制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法。
背景技術(shù)：
目前工業(yè)濾布使用的主要成分有丙綸、滌綸、錦綸等，其中以丙綸和滌綸最為常用，編織方法采用平紋編織和斜紋便是等手段，具有精度高、且有一定的耐酸堿耐磨等性能。但是目前常用的工業(yè)濾布機(jī)械強(qiáng)度不高，使用壽命有限，且在極端條件下使用受限，常用的方法是引入高強(qiáng)度的樹脂來(lái)增加其機(jī)械強(qiáng)度，但是這些樹脂帶來(lái)的問(wèn)題一方面是與常用工業(yè)濾布纖維的復(fù)合程度不夠，影響性能的最大限度發(fā)揮，另一方面由于以上組分在織網(wǎng)形成濾布后對(duì)于液體過(guò)濾產(chǎn)生了較大的阻力，液體透過(guò)性顯著下降，同時(shí)，通過(guò)以上改進(jìn)后得到的工業(yè)濾布的使用穩(wěn)定性不高，即在特定條件，如高強(qiáng)度、高溫、高濕、腐蝕性強(qiáng)等環(huán)境下長(zhǎng)期使用會(huì)使得濾布網(wǎng)絲性能下降，從而加速濾布報(bào)廢速度，最終提高了使用成本，降低了使用效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，通過(guò)特定的組分與制備方式的控制，整體提升工業(yè)濾布的機(jī)械性能、耐酸堿性、使用穩(wěn)定性以及透水性能等。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，包括以下步驟：
步驟1，將以重量份計(jì)的聚乙烯粉末10-15份和聚丙烯粉末8-10份加入到150-200份熱水中，攪拌10-20分鐘，然后加入無(wú)水乙醇80-100份，加熱至沸騰，保持5-10分鐘，過(guò)濾、烘干，得到混合物；
步驟2，將混合物加入到130-150份二氯乙烷中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下升溫至70-80℃，反應(yīng)45-55分鐘，冷卻后過(guò)濾，采用溶劑洗滌，干燥，得到固體物；
步驟3，將pet10-15份、聚四氟乙烯乳液6-8份、液體丁腈橡膠5-8份、二苯基硅二醇5-7份和改性石墨烯3-5份與固體物混合，在真空條件下以2-3℃/分鐘的升溫速度加熱至105-110℃，保持30-40分鐘，然后降溫至60-70℃，繼續(xù)保持80-100分鐘，降至室溫，得到反應(yīng)物；
步驟4，在反應(yīng)物中加入潤(rùn)滑劑0.5-1份，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出并通過(guò)紡絲箱噴絲板噴絲，冷卻，定型，得到網(wǎng)絲；
步驟5，將網(wǎng)絲織網(wǎng)，得到濾布。
所述的高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，步驟1中熱水溫度為70℃以上。
所述的高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，步驟1中聚乙烯粉末和聚丙烯粉末的粒徑均為1mm以下。
所述的高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，步驟1中烘干的溫度為100-120℃。
所述的高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，步驟2中溶劑為丙酮。
所述的高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，步驟3中改性石墨烯的制備方法為將以重量份計(jì)的石墨烯5-8份、卵磷脂1-2份和二月桂酸二丁基錫0.2-0.4份混合后研磨至石墨烯粒徑200nm以下，然后加入玻璃纖維0.5-0.8份，攪拌混合15-20分鐘；其中玻璃纖維長(zhǎng)度20微米以下，玻璃纖維直徑5微米以下。
所述的高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，步驟3中真空條件的真空度為0.01-0.05mpa。
所述的高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，步驟4中潤(rùn)滑劑為滑石粉，粒徑為1000目。
所述的高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，步驟5中網(wǎng)絲織網(wǎng)的經(jīng)線線徑為0.18-0.21mm，緯線線徑為0.20-0.25mm；織網(wǎng)經(jīng)密為23-28根/cm，緯密為14-16根/cm。
本發(fā)明提供的高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，首先通過(guò)聚乙烯、聚丙烯的復(fù)合磺化改性提升了濾布浸水性，使得濾布更容易浸潤(rùn)液體，同時(shí)通過(guò)二苯基硅二醇、pet、液體丁腈橡膠、改性石墨烯和聚四氟乙烯乳液進(jìn)行混合二次改性，在高溫真空條件下磺化改性后的聚乙烯、聚丙烯和二苯基硅二醇以及聚四氟乙烯乳液發(fā)生不可逆反應(yīng)，產(chǎn)生組分間的互聚，改善了材料的可塑性，同時(shí)結(jié)合改性石墨烯和液體丁腈橡膠進(jìn)一步提高了制備得到濾布的機(jī)械性能與防腐性能，提高了濾布的強(qiáng)度。
本發(fā)明制備方法中通過(guò)聚乙烯、聚丙烯的復(fù)合磺化，控制磺化反應(yīng)溫度70-80℃，反應(yīng)時(shí)間45-55分鐘，得到的磺化混合物的磺化率為0.3-0.4，具有一定的親水性，使得最終制備得到的工業(yè)濾布具有較好的侵水性，能夠使得過(guò)濾的液體迅速浸潤(rùn)并滲透，但同時(shí)磺化程度不高，這樣易于后期磺化混合物與其他組分的二次混合改性。
本發(fā)明中采用聚乙烯、聚丙烯兩種組分進(jìn)行同時(shí)磺化改性，通過(guò)特定參數(shù)控制磺化效率，然后將混合組分進(jìn)行二次改性，在高溫真空條件下二苯基硅二醇滲透到聚乙烯、聚丙烯和pet的非晶區(qū)，協(xié)同聚四氟乙烯乳液在液體環(huán)境下通過(guò)高溫相轉(zhuǎn)變過(guò)程中形成大分子鏈自由基，實(shí)現(xiàn)了各組分間的互聚，在互聚過(guò)程中協(xié)同改性石墨烯和液體丁腈橡膠最終形成了“互聚互溶”的復(fù)合整體，提升了濾布的液體浸潤(rùn)性以及液體透過(guò)性，同時(shí)提高了濾布機(jī)械性能以及耐腐蝕性。本發(fā)明的磺化過(guò)程及參數(shù)控制實(shí)現(xiàn)了磺化改性與組分互聚的兼顧，磺化溫度太高或磺化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)均會(huì)影響到后期二次混合改性的效果，進(jìn)而影響最終制備得到的濾布的特性。
本發(fā)明制備方法中采用了改性石墨烯，通過(guò)石墨烯的改性使得石墨烯更容易分散進(jìn)入二次改性后的混合物中，通過(guò)液體丁腈橡膠的加入反應(yīng)能夠才二次改性過(guò)程中對(duì)改性石墨烯起到“柔化”作用，產(chǎn)生了“去剛性化”的作用，有利于后期制備網(wǎng)絲；而改性石墨烯中的玻璃纖維起到了結(jié)構(gòu)交聯(lián)的作用，使得后期形成的網(wǎng)絲具有很好的可塑性與進(jìn)一步在形成網(wǎng)絲后釋放和協(xié)同增強(qiáng)石墨烯的“剛性”。
本發(fā)明制備方法中采用了改性石墨烯與液體丁腈橡膠進(jìn)行混合二次交聯(lián)，增強(qiáng)了濾網(wǎng)的機(jī)械性能與耐腐蝕性能。
具體實(shí)施方式：
以下實(shí)施例為本發(fā)明技術(shù)方案的具體實(shí)施過(guò)程，其中采用的聚乙烯粉末和聚丙烯粉末的粒徑為了最終的實(shí)驗(yàn)效果好，粉末粒徑盡量小，以下實(shí)施例中均采用1mm以下的聚乙烯與聚丙烯粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但是實(shí)際使用過(guò)程中不局限于該范圍。
以下實(shí)施例中所使用的改性石墨烯的制備方法為將以重量份計(jì)的石墨烯5-8份、卵磷脂1-2份和二月桂酸二丁基錫0.2-0.4份混合后研磨至石墨烯粒徑200nm以下，然后加入玻璃纖維0.5-0.8份，攪拌混合15-20分鐘；其中玻璃纖維長(zhǎng)度20微米以下，玻璃纖維直徑5微米以下。
實(shí)施例1
一種高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，包括以下步驟：
步驟1，將以重量份計(jì)的聚乙烯粉末10份和聚丙烯粉末8份加入到150份溫度為70℃以上的熱水中，攪拌10分鐘，然后加入無(wú)水乙醇80份，加熱至沸騰，保持5分鐘，過(guò)濾、100℃條件下烘干，得到混合物；
步驟2，將混合物加入到130份二氯乙烷中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下升溫至70℃，反應(yīng)45分鐘，冷卻后過(guò)濾，采用丙酮洗滌，干燥，得到固體物；
步驟3，將pet10份、聚四氟乙烯乳液6份、液體丁腈橡膠5份、二苯基硅二醇5份和改性石墨烯3份與固體物混合，在真空度為0.01mpa的真空條件下以2℃/分鐘的升溫速度加熱至105℃，保持30分鐘，然后降溫至60℃，繼續(xù)保持80分鐘，降至室溫，得到反應(yīng)物；
步驟4，在反應(yīng)物中加入潤(rùn)滑劑0.5份，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出并通過(guò)紡絲箱噴絲板噴絲，冷卻，定型，得到網(wǎng)絲，其中潤(rùn)滑劑為滑石粉，粒徑為1000目；
步驟5，將網(wǎng)絲織網(wǎng)，經(jīng)線線徑為0.18-0.21mm，緯線線徑為0.20-0.25mm；織網(wǎng)經(jīng)密為23-28根/cm，緯密為14-16根/cm，得到濾布。
實(shí)施例2
一種高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，包括以下步驟：
步驟1，將以重量份計(jì)的聚乙烯粉末12份和聚丙烯粉末9份加入到160份溫度為70℃以上的熱水中，攪拌13分鐘，然后加入無(wú)水乙醇85份，加熱至沸騰，保持7分鐘，過(guò)濾、105℃條件下烘干，得到混合物；
步驟2，將混合物加入到136份二氯乙烷中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下升溫至74℃，反應(yīng)48分鐘，冷卻后過(guò)濾，采用丙酮洗滌，干燥，得到固體物；
步驟3，將pet12份、聚四氟乙烯乳液7份、液體丁腈橡膠6份、二苯基硅二醇6份和改性石墨烯4份與固體物混合，在真空度為0.02mpa的真空條件下以3℃/分鐘的升溫速度加熱至106℃，保持35分鐘，然后降溫至64℃，繼續(xù)保持87分鐘，降至室溫，得到反應(yīng)物；
步驟4，在反應(yīng)物中加入潤(rùn)滑劑0.7份，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出并通過(guò)紡絲箱噴絲板噴絲，冷卻，定型，得到網(wǎng)絲，其中潤(rùn)滑劑為滑石粉，粒徑為1000目；
步驟5，將網(wǎng)絲織網(wǎng)，經(jīng)線線徑為0.18-0.21mm，緯線線徑為0.20-0.25mm；織網(wǎng)經(jīng)密為23-28根/cm，緯密為14-16根/cm，得到濾布。
實(shí)施例3
一種高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，包括以下步驟：
步驟1，將以重量份計(jì)的聚乙烯粉末13份和聚丙烯粉末9份加入到190份溫度為70℃以上的熱水中，攪拌17分鐘，然后加入無(wú)水乙醇90份，加熱至沸騰，保持8分鐘，過(guò)濾、110℃條件下烘干，得到混合物；
步驟2，將混合物加入到146份二氯乙烷中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下升溫至77℃，反應(yīng)50分鐘，冷卻后過(guò)濾，采用丙酮洗滌，干燥，得到固體物；
步驟3，將pet14份、聚四氟乙烯乳液7份、液體丁腈橡膠6份、二苯基硅二醇6份和改性石墨烯4份與固體物混合，在真空度為0.03mpa的真空條件下以2℃/分鐘的升溫速度加熱至108℃，保持38分鐘，然后降溫至66℃，繼續(xù)保持95分鐘，降至室溫，得到反應(yīng)物；
步驟4，在反應(yīng)物中加入潤(rùn)滑劑0.8份，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出并通過(guò)紡絲箱噴絲板噴絲，冷卻，定型，得到網(wǎng)絲，其中潤(rùn)滑劑為滑石粉，粒徑為1000目；
步驟5，將網(wǎng)絲織網(wǎng)，經(jīng)線線徑為0.18-0.21mm，緯線線徑為0.20-0.25mm；織網(wǎng)經(jīng)密為23-28根/cm，緯密為14-16根/cm，得到濾布。
實(shí)施例4
一種高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布的制備方法，包括以下步驟：
步驟1，將以重量份計(jì)的聚乙烯粉末15份和聚丙烯粉末10份加入到200份溫度為70℃以上的熱水中，攪拌20分鐘，然后加入無(wú)水乙醇100份，加熱至沸騰，保持10分鐘，過(guò)濾、120℃條件下烘干，得到混合物；
步驟2，將混合物加入到150份二氯乙烷中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下升溫至80℃，反應(yīng)55分鐘，冷卻后過(guò)濾，采用丙酮洗滌，干燥，得到固體物；
步驟3，將pet15份、聚四氟乙烯乳液8份、液體丁腈橡膠8份、二苯基硅二醇7份和改性石墨烯5份與固體物混合，在真空度為0.05mpa的真空條件下以3℃/分鐘的升溫速度加熱至110℃，保持40分鐘，然后降溫至70℃，繼續(xù)保持100分鐘，降至室溫，得到反應(yīng)物；
步驟4，在反應(yīng)物中加入潤(rùn)滑劑1份，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出并通過(guò)紡絲箱噴絲板噴絲，冷卻，定型，得到網(wǎng)絲，其中潤(rùn)滑劑為滑石粉，粒徑為1000目；
步驟5，將網(wǎng)絲織網(wǎng)，經(jīng)線線徑為0.18-0.21mm，緯線線徑為0.20-0.25mm；織網(wǎng)經(jīng)密為23-28根/cm，緯密為14-16根/cm，得到濾布。
對(duì)以上實(shí)施例提供的工業(yè)濾布進(jìn)行性能測(cè)試，其中：
(1)干熱收縮率：將待測(cè)樣品在100℃條件下放置50分鐘，測(cè)定其長(zhǎng)度變化率。
(2)濕熱收縮率：將待測(cè)樣品在100℃的水中放置50分鐘，測(cè)定其長(zhǎng)度變化率。
(3)透氣量：室溫下將待測(cè)樣品在氣壓125pa的條件下測(cè)試單位面積上每秒的通氣量，同一樣品測(cè)試過(guò)程中取不同的經(jīng)、緯的測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試3次以上取平均值，單位為cm3/(cm2·s)。
(4)透水量：常溫下使得濾布兩側(cè)形成一定的壓差(125pa)，通過(guò)測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)透過(guò)單位面積濾布的水的質(zhì)量，可以得到對(duì)應(yīng)的透水率，通過(guò)不同經(jīng)、緯測(cè)量點(diǎn)測(cè)定3次以上取平均值，單位為cm3/(cm2·s)。
(5)耐腐蝕性：將待測(cè)樣品分別在質(zhì)量濃度5％的hcl和naoh溶液中浸泡500h，觀察表面狀態(tài)，測(cè)試?yán)鞌嗔褟?qiáng)度。
結(jié)果如下：
從以上結(jié)果可以看出，本發(fā)明提供的高強(qiáng)度耐腐蝕工業(yè)濾布具有優(yōu)良的綜合性能，其中以以上實(shí)施例提供的經(jīng)密和緯密編織得到的濾布進(jìn)行測(cè)定，其經(jīng)過(guò)干熱處理預(yù)濕熱處理后的透氣量與透水量變化非常小，同時(shí)干熱收縮率與濕熱收縮率變化均在0.6％的范圍內(nèi)，這是得益于本發(fā)明引入的改性石墨烯，其很大程度上提升了濾布材料的機(jī)械性能，增強(qiáng)了穩(wěn)定性，而其拉伸斷裂強(qiáng)度也達(dá)到了很高的指標(biāo)。對(duì)于耐酸堿性方面，在進(jìn)行耐酸堿試驗(yàn)后拉伸斷裂強(qiáng)度能夠很好地保持，只有微小的下降，因此能夠在極端條件下長(zhǎng)期使用，并保持很好的使用穩(wěn)定性，延長(zhǎng)使用壽命。
本發(fā)明通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在制備工業(yè)濾布過(guò)程中引入改性石墨烯與液體丁腈橡膠，使得最終濾布的拉伸斷裂強(qiáng)度較沒(méi)有引入以上組分時(shí)提升了20％以上；耐酸堿性實(shí)驗(yàn)中，引入改性石墨烯與液體丁腈橡膠相對(duì)比沒(méi)有引入以上組分時(shí)，耐酸堿實(shí)驗(yàn)后測(cè)試的拉伸斷裂強(qiáng)度提升了25％以上。在制備過(guò)程中，通過(guò)二次改性明顯增強(qiáng)了濾布的透水率以及耐干熱與濕熱性能。