CN109224630A - 混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板及其制备方法，该滤板是以无机纤维和有机纤维编织而成的复合纤维增强聚丙烯为主体材料，其包含以下组分压铸成型，且各组分的重量份比例如下：聚丙烯树脂、无机矿粉、连续无机纤维、连续有机纤维、偶联剂、抗氧剂、润滑剂。本发明的制造方法，由于网格布的复合成分和结构特性，使滤板整体结构和机械性能各向同性；采用逐级升压升温保压保温的成型方法，并进行常温下压力定型，使滤板内应力得以松弛，保证滤板密实，密度和尺寸稳定均一。
Description
技术领域
本发明涉及过滤设备压滤机领域，具体涉及一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板及其制备方法。
背景技术
压滤机是一种常用的固液分离设备，过滤机构是压滤机的核心组件，而滤板是过滤机构的关键元件，其材质和性能对物料过滤起着至关重要的作用，直接决定过滤机构能否正常运行，进而关系到压滤机的使用寿命和过滤效果。被过滤物料从压滤机止推板上的进料孔进入各滤室，利用板框之间的压力把滤布压紧，固体颗粒因粒径大于滤布孔径而被截留在滤室里形成滤饼，滤液则从滤板下方的出液孔流出，实现固液分离的目的。
由于技术进步、环境保护和降低成本的迫切需要，在石油开采、水处理、化学品制备、工业制造、新能源等固液分离行业，被过滤物料品种日益增多，过滤效率要求越来越高。目前过滤的物料中，温度高的物料、腐蚀性物料、高卫生要求物料有很多，例如：农药类、制糖业和其它生物制药生产及污水处理过程中，有的被过滤物料温度高达80℃以上，有的呈现强酸碱性。目前普遍使用的增强聚丙烯滤板材质存在软化温度低、耐腐蚀性差、强度低等缺点，不但越来越难以适用多元化、复杂化和精细化过滤的要求，而且造成过滤成本高，过滤效率低下，使用寿命短等结果，成为压滤机行业急需解决的主要问题。为了解决上述问题，中国发明专利CN100360296C（一种塑料滤板成型方法）采用注塑机注塑部分与立式油压机相结合的成型方法，可以自动化生产重量和规格较大的滤板，提高滤板强度，但存在模具制造成本高、注塑压力高等问题，还因料温比较高，滤板容易老化。发明专利CN 105924951B（一种尼龙板框压滤机的压滤板及其制造方法）很好地解决了目前滤板不耐高温高压的问题，但仍然存在因二次高温成型滤板容易老化且原料成本高的问题。专利CN 104526953 B（一种聚丙烯滤板的制备方法）提供了一种快速注射成型制备滤板的方法，极大地降低了滤板生产周期，但设备投入较高，滤板规格受限。
发明内容
本发明提出了一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板及其制备方法，解决了现有技术中滤板稳定性不足，强度不够的问题。
实现本发明的技术方案是：一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板，包含以下重量份的组份：聚丙烯树脂50-70、无机矿粉8-20、连续无机纤维10-20、连续有机纤维10-20、偶联剂1.0-2.0、抗氧剂0.2-0.5、润滑剂0.2-0.5。
所述连续无机纤维为玻璃纤维和碳纤维中的任意一种。
所述连续有机纤维为丙纶和尼龙中的任意一种。
所述无机矿粉为滑石粉、云母粉和重质碳酸钙中的任意一种。
所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝钛复合偶联剂、铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂中的任意一种。
所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬酯酸甘油酯、氧化聚乙烯蜡和白油中的至少两种。
所述聚丙烯树脂为挤出级和注塑级中的任意一种。
所述的混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板的制备方法，步骤如下：
（1）编织浸渍：将连续无机纤维和连续有机纤维复合编织成复合网格布，常温浸渍于偶联剂中8-12h，晾干备用；
（2）取料：按重量份取其余组分混合均匀，80℃干燥30min得到混合物；
（3）压铸成型：
a）先在压铸模具内放入一片复合网格布，再将混合物平铺在复合网格布上，重复铺一片复合网格布和混合物的3-5次，缓慢升温至150℃-170℃，施加压力为全压的1/3-1/2 ，保温20-30min；（热压机的全压为全压3150KN，徐州众城锻压设备厂，型号 YA32-315）；
b) 继续缓慢加热，当温度达185℃后保持恒定，继续增大施压为全压的2/3，保温保压20-30 min，最后压紧压力按1cm2/200KN模压成型，保温保压20-50min成型；
c) 保持压力，降温冷却；
（4）定型：取出滤板毛坯件放入压力定型机内压紧定型24 h，得到复合滤板。
所述步骤a）中以5℃/min 的升温速率升温至150℃-170℃。
本发明的有益效果是：
1) 聚丙烯树脂中加入无机纤维和有机纤维复合网格布，有很好增强作用，且各向同性，提高滤板耐热性、耐腐蚀性和机械强度；
2) 聚丙烯树脂中加入偶联剂增强相容性和粘结性能，改善加工性能及物理机械性能，降低吸水率，使滤板尺寸和密度稳定；
3)聚丙烯树脂中添加无机矿粉防止滤板翘曲变形，提高滤板稳定性；
4)聚丙烯树脂、无机矿粉、连续纤维三者之间的协同作用进一步提高压滤板的耐高温高压性能；
5) 加入复合抗氧剂使聚丙烯具有良好的抗氧化性能，有效提高滤板的热稳定性，延长使用寿命；
6) 润滑剂又起热稳定剂作用，弥散于物料中未融化的润滑剂在一定范围内还起骨架作用；
7）本发明的制造方法，由于网格布的复合成分和结构特性，使滤板整体结构和机械性能各向同性；采用逐级升压升温保压保温的成型方法，并进行常温下压力定型，使滤板内应力得以松弛，保证滤板密实，密度和尺寸稳定均一。
因此，本发明滤板厚度和质量可减少20%，不翘曲变形，不溶胀破坏，过滤高温物料不软化。很好地解决了目前滤板不耐高温高压、易变形的问题，具有很好的工业应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 为本发明的一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板及其制备方法示意图。
图2 为本发明的混杂纤维网格织物示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板，其包含以下组分压铸成型，且各组分的重量份比例如下：
聚丙烯树脂 60；
无机矿粉 14；
连续无机纤维 12；
连续有机纤维 12；
偶联剂 1.5；
抗氧剂 0.25；
润滑剂 0.25。
一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1. 编织浸渍：将无机纤维和有机纤维按一定比例复合编织成网格布，浸渍偶联剂，晾干备用；
步骤2. 取料：按重量份比例取其他各组分混合均匀，干燥去除水分，得到混合物；
步骤3. 压铸成型：
1）先在压铸模具内放入一片玻璃无机纤维和有机纤维复合网格布，再将混合物料倒在网格布层上并摊平，重复先铺一片复合网格布再在其上摊平一层混合物料的方式共3次，预热压机，缓慢升温至170℃，施加压力为全压的1/3，保温20min，使芯层树脂均匀受热熔化，树脂层界面间开始相互融合；
2) 继续缓慢加热，当温度达最高值后保持恒定，继续增大施压为全压的2/3，保温保压30 min，保证均匀塑化，并保证各层料片间的熔融结合， 在压力作用下成为结构均匀密实的整体。最后压紧压力按1cm2/200KN 模压成型，保温压紧保压50min成型，使成品性能达最佳值；
3) 保持压力，自然冷却或在压机的热板中通冷却水进行降温冷却；
步骤4. 定型：取出滤板毛坯件放入压力定型机内压紧定型24小时，即制备得复合滤板。
实施例2
一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板，其包含以下组分压铸成型，且各组分的重量份比例如下：
聚丙烯树脂 50；
无机矿粉 18；
连续无机纤维 15；
连续有机纤维 15；
偶联剂 1.5；
抗氧剂 0.25；
润滑剂 0.25。
一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1. 编织浸渍：将无机纤维和有机纤维按一定比例复合编织成复合网格布，浸渍偶联剂，晾干备用；
步骤2. 取料：按重量份比例取其他各组分混合均匀，干燥去除水分，得到混合物；
步骤3. 压铸成型：
1）先在压铸模具内放入一片无机纤维和有机纤维复合网格布，再将混合物料倒在网格布层上并摊平，重复先铺一片复合网格布再在其上摊平一层混合物料的方式共5次，预热压机，缓慢升温至170℃，施加压力为全压的1/3，保温30min，使芯层树脂均匀受热熔化，树脂层界面间开始相互融合；
2) 继续缓慢加热，当温度达最高值后保持恒定，继续增大施压为全压的2/3，保温保压30 min，保证均匀塑化， 并保证各层料片间的熔融结合，在压力作用下成为结构均匀密实的整体。最后压紧压力按1cm2/200KN 模压成型，保温压紧保压50min成型，使成品性能达最佳值；
3) 保持压力，自然冷却或在压机的热板中通冷却水进行降温冷却；
步骤4. 定型：取出滤板毛坯件放入压力定型机内压紧定型24小时，即制备得复合滤板。
实施例3
一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板，其包含以下组分压铸成型，且各组分的重量份比例如下：
聚丙烯树脂 70；
无机矿粉 8；
连续无机纤维 10；
连续有机纤维 10；
偶联剂 1.5；
抗氧剂 0.25；
润滑剂 0.25。
一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1. 编织浸渍：将无机纤维和有机纤维按一定比例复合编织成网格布，常温浸渍偶联剂12h，晾干备用；
步骤2. 取料：按重量份比例取其他各组分混合均匀，干燥去除水分，得到混合物；
步骤3. 压铸成型：
1）先在压铸模具内放入一片复合网格布，再将混合物料倒在网格布层上并摊平，重复先铺一片复合网格布再在其上摊平一层混合物料的方式共4次，预热压机，5℃/min缓慢升温至170℃，施加压力为全压的2/5 ，保温30min，使芯层树脂均匀受热熔化，树脂层界面间开始相互融合；
2) 继续缓慢加热，当温度达最高值后保持恒定，继续增大施压为全压的2/3，保温保压30 min，保证均匀塑化，并保证各层料片间的熔融结合，在压力作用下成为结构均匀密实的整体。最后压紧压力按1cm2/200KN 模压成型，保温压紧保压50min成型，使成品性能达最佳值；
3) 保持压力，自然冷却或在压机的热板中通冷却水进行降温冷却；
步骤4. 定型：取出滤板毛坯件放入压力定型机内压紧定型24小时，即制备得复合滤板。
实施例4
一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板，其包含以下组分压铸成型，且各组分的重量份比例如下：
聚丙烯树脂 70；
无机矿粉 20；
连续无机纤维 20；
连续有机纤维 20；
偶联剂 2；
抗氧剂 0.5；
润滑剂 0.5。
一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1. 编织浸渍：将无机纤维和有机纤维按一定比例复合编织成网格布，常温浸渍偶联剂10h，晾干备用；
步骤2. 取料：按重量份比例取其他各组分混合均匀，干燥去除水分，得到混合物；
步骤3. 压铸成型：
1）先在压铸模具内放入一片复合网格布，再将混合物料倒在网格布层上并摊平，重复先铺一片复合网格布再在其上摊平一层混合物料的方式共3次，预热压机，5℃/min缓慢升温至150℃，施加压力为全压的1/3 ，保温20min，使芯层树脂均匀受热熔化，树脂层界面间开始相互融合；
2) 继续缓慢加热，当温度达最高值后保持恒定，继续增大施压为全压的2/3，保温保压20 min，保证均匀塑化， 并保证各层料片间的熔融结合，在压力作用下成为结构均匀密实的整体。最后压紧压力按1cm2/200KN 模压成型，保温压紧保压20min成型，使成品性能达最佳值；
3) 保持压力，自然冷却或在压机的热板中通冷却水进行降温冷却；
步骤4. 定型：取出滤板毛坯件放入压力定型机内压紧定型24小时，即制备得复合滤板。
实施例5
一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板，其包含以下组分压铸成型，且各组分的重量份比例如下：
聚丙烯树脂 70；
无机矿粉 15；
连续无机纤维 10；
连续有机纤维 10；
偶联剂 1；
抗氧剂 0.2；
润滑剂 0.2。
一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1. 编织浸渍：将无机纤维和有机纤维按一定比例复合编织成网格布，常温浸渍偶联剂中8h，晾干备用；
步骤2. 取料：按重量份比例取其他各组分混合均匀，80℃干燥30min去除水分，得到混合物；
步骤3. 压铸成型：
1）先在压铸模具内放入一片复合网格布，再将混合物料倒在网格布层上并摊平，重复先铺一片复合网格布再在其上摊平一层混合物料的方式共5次，预热压机，5℃/min缓慢升温至160℃，施加压力为全压的1/2 ，保温25min，使芯层树脂均匀受热熔化，树脂层界面间开始相互融合；
2) 继续缓慢加热，当温度达最高值后保持恒定，继续增大施压为全压的2/3，保温保压25 min，保证均匀塑化，并保证各层料片间的熔融结合，在压力作用下成为结构均匀密实的整体。最后压紧压力按1cm2/200KN 模压成型，保温压紧保压40min成型，使成品性能达最佳值；
3) 保持压力，自然冷却或在压机的热板中通冷却水进行降温冷却；
步骤4. 定型：取出滤板毛坯件放入压力定型机内压紧定型24小时，即制备得复合滤板。
表1 各实施例的滤板以及普通PP滤板的耐温与抗压对照表
从表1可以看出，本发明的滤板比普通PP滤板更抗压，也更耐高温。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板，其特征在于，包含以下重量份的组份：聚丙烯树脂50-70、无机矿粉8-20、连续无机纤维10-20、连续有机纤维10-20、偶联剂1.0-2.0、抗氧剂0.2-0.5、润滑剂0.2-0.5。
2.根据权利要求1所述的混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板，其特征在于：所述连续无机纤维为玻璃纤维和碳纤维中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板，其特征在于：所述连续有机纤维为丙纶和尼龙中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板，其特征在于：所述无机矿粉为滑石粉、云母粉和重质碳酸钙中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝钛复合偶联剂、铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬酯酸甘油酯、氧化聚乙烯蜡和白油中的至少两种。
7.根据权利要求1所述的混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板，其特征在于：所述聚丙烯树脂为挤出级和注塑级中的任意一种。
8.权利要求1-7任一项所述的混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）编织浸渍：将连续无机纤维和连续有机纤维复合编织成复合网格布，常温浸渍于偶联剂中8-12h，晾干备用；
（2）取料：按重量份取其余组分混合均匀，80℃干燥30min得到混合物；
（3）压铸成型：
a）先在压铸模具内放入一片复合网格布，再将混合物平铺在复合网格布上，重复铺一片复合网格布和混合物的3-5次，缓慢升温至150℃-170℃，施加压力为全压的1/3-1/2 ，保温20-30min；
b) 继续缓慢加热，当温度达185℃后保持恒定，继续增大施压为全压的2/3，保温保压20-30 min，最后压紧压力按1cm2/200KN模压成型，保温保压20-50min成型；
c) 保持压力，降温冷却；
（4）定型：取出滤板毛坯件放入压力定型机内压紧定型24 h，得到复合滤板。
9.根据权利要求8所述的混杂纤维网格织物增强聚丙烯复合滤板的制备方法，其特征在于：所述步骤a）中以5℃/min 的升温速率升温至150℃-170℃。
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