电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺的制作方法

本发明属于氟塑料加工，具体为电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺。

背景技术：

1、在锂电池、钠电池等化工生产领域，电解液（如六氟磷酸锂基电解液）通常含有强腐蚀性锂盐、碳酸酯类有机溶剂及多种添加剂，对输送设备具有强烈的化学腐蚀性，因此电解液的输送要求设备具有优异的耐腐蚀性、密封性和化学稳定性。塑料磁力泵因其无轴封、零泄漏的结构特点，被广泛应用于电解液输送场合。其中，聚四氟乙烯具有优异的耐化学腐蚀性，且对六氟磷酸锂电解液中可能分解产生的氢氟酸及碳酸酯类溶剂表现出良好的耐受性，不易发生溶胀和降解，同时具有较宽的使用温度范围，因此常被用作电解液输送用塑料磁力泵泵体的基体材料。

2、然而，聚四氟乙烯的体积电阻率极高，属于典型的高绝缘材料。在电解液高速流动过程中，电解液与聚四氟乙烯泵壳内壁发生剧烈摩擦，易产生并积累大量静电荷。由于聚四氟乙烯本身不具备静电泄放能力，静电荷在泵壳表面不断积聚，当电荷密度达到一定程度时，易产生静电放电火花。而电解液挥发出的碳酸酯类有机溶剂蒸气具有易燃易爆特性，静电火花可能引发燃烧或爆炸等安全事故。

3、因此，如何在保持聚四氟乙烯优异耐腐蚀性能的前提下，协同提升泵体的抗静电性能与力学强度，并确保电解液安全输送的长期稳定运行，是本领域亟待解决的核心技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺，通过将氮掺杂碳包覆碳纳米管作为抗静电改性填料与pfa-碳纤维复合粉体协同引入聚四氟乙烯基体中，利用氮掺杂碳包覆碳纳米管经液相球磨分散后形成的导电网络与pfa-碳纤维复合粉体中碳纤维的承载增强作用，并配合pfa在烧结温度下的软化熔融填充，在保持聚四氟乙烯基体耐腐蚀连续性的前提下，实现泵体抗静电性能与力学强度的协同提升，满足电解液安全输送对耐腐蚀、抗静电及长期运行稳定性的使用需求。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、本发明提供电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺，包括如下步骤：

4、步骤一：将氮掺杂碳包覆碳纳米管进行球磨处理后得到预处理氮掺杂碳包覆碳纳米管，将聚四氟乙烯微粉、预处理氮掺杂碳包覆碳纳米管和pfa-碳纤维复合粉体置于高速混合机中均匀混合，得到复合模压料，同时将金属骨架表面进行喷砂粗化并开设锚固通孔，将进出口法兰嵌件表面进行喷砂粗化，将上述金属骨架及法兰嵌件清洗、干燥后预热，并固定于模具的对应型腔中，再将复合模压料填充于模具内，进行冷压成型，得到带有金属骨架的冷压坯体。

5、球磨处理的具体过程如下：

6、将氮掺杂碳包覆碳纳米管和无水乙醇按质量比1：10置于反应釜中，超声分散30-60min，转移至行星式球磨机中，按球料比8：1加入氧化锆研磨球，球磨1-2h，离心洗涤后真空干燥至恒重，得到预处理氮掺杂碳包覆碳纳米管。

7、聚四氟乙烯微粉、预处理氮掺杂碳包覆碳纳米管和pfa-碳纤维复合粉体的质量比为100：2-3：15-25。

8、冷压成型的压力为40-50mpa，时间为4-6min。

9、步骤二：将带有金属骨架的冷压坯体置于烧结炉中，以20℃/h的升温速率加热至370-380℃并保温烧结，随后以15℃/h的速率冷却至280-300℃进行退火处理，再以10℃/h的速率冷却至室温脱模，最后对泵壳流道、法兰密封面及螺纹部位经精密机械加工至设计尺寸，得到电解液输送用塑料磁力泵泵体。

10、保温烧结的时间为4-6h，退火处理的时间为2-3h。

11、进一步地，氮掺杂碳包覆碳纳米管的具体制备过程如下：

12、将聚吡咯包覆碳纳米管置于氮气氛围保护下的管式炉中，以2℃/min升温至350-400℃，保温煅烧60-90min，再以5℃/min升温至650-700℃，保温煅烧1-2h，随炉冷却至室温后，将产物用去离子水洗涤至最后一次洗涤液中性，真空干燥至恒重，得到氮掺杂碳包覆碳纳米管。

13、进一步地，聚吡咯包覆碳纳米管的具体制备过程如下：

14、将吡咯和浓度为1mol/l盐酸溶液置于反应釜中，在25-35℃下搅拌10-20min，加入碳纳米管，超声分散20-40min，在0-5℃下缓慢加入过硫酸铵溶液，在25-35℃下继续反应1-2h，过滤，洗涤，真空干燥至恒重，研磨并筛分，得到聚吡咯包覆碳纳米管。

15、吡咯、盐酸溶液、碳纳米管和过硫酸铵溶液的用量比为30-50g：1-2l：20-40g：800-1200ml。

16、过硫酸铵溶液由过硫酸铵和浓度为1mol/l盐酸配制而成，浓度为35g/l。

17、进一步地，pfa-碳纤维复合粉体的具体制备过程如下：

18、将聚全氟烷氧基树脂与碳纤维加入双螺杆挤出机中熔融挤出，冷却切粒，将粒料置于高速粉碎机中进行破碎，研磨并筛分，得到pfa-碳纤维复合粉体。

19、聚全氟烷氧基树脂和碳纤维的质量比为3-4：1。

20、双螺杆挤出机的温区加工温度为330-340℃、340-350℃、350-360℃、360-370℃，模头温度为355-365℃，螺杆转速为100-200r/min。

21、本发明的有益效果：

22、1、本发明制备的电解液输送用塑料磁力泵泵体，以聚四氟乙烯为耐腐蚀基体，通过氮掺杂碳包覆碳纳米管与pfa-碳纤维复合粉体的协同引入，在保持材料耐电解液腐蚀的前提下，提高其抗静电性能与力学增强。其中，氮掺杂碳包覆碳纳米管经液相球磨预处理后分散于ptfe基体中，形成连续的导电通道，pfa-碳纤维复合粉体中的碳纤维承担主要机械载荷，提高基体承载能力，同时pfa组分在烧结温度下软化熔融，有助于填充聚四氟乙烯颗粒间隙并改善烧结坯体致密性，二者协同使泵体兼具静电安全泄放能力与结构承载性能。

23、2、本发明在制备电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺中，氮掺杂碳包覆碳纳米管经液相球磨预处理后，与ptfe微粉混合时分散相对均匀，可减少纳米级粉体直接干混时易出现的飞扬损失及软团聚现象，有助于提高工业化生产中的混料一致性；pfa-碳纤维复合粉体以预混颗粒形式加入，碳纤维预先被pfa包覆，在与ptfe微粉混合时，可减少因密度差异及纤维缠结而产生的分布不均问题，有助于改善复合模压料的堆积均匀性及冷压坯体的密度一致性。该工艺路线沿用常规ptfe冷压模压烧结设备，即可制备出兼具抗静电、耐腐蚀与力学增强的厚壁泵体，满足电解液安全输送对结构完整性与长期运行可靠性的使用需求。

1.电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺，其特征在于，步骤一中所述球磨处理的具体过程如下：

3.根据权利要求1所述的电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺，其特征在于，步骤一中所述冷压成型的压力为40-50mpa，时间为4-6min。

4.根据权利要求1所述的电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺，其特征在于，步骤一中所述聚四氟乙烯微粉、预处理氮掺杂碳包覆碳纳米管和pfa-碳纤维复合粉体的质量比为100：2-3：15-25。

5.根据权利要求4所述的电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺，其特征在于，所述氮掺杂碳包覆碳纳米管的具体制备过程如下：

6.根据权利要求5所述的电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺，其特征在于，所述聚吡咯包覆碳纳米管的具体制备过程如下：

7.根据权利要求5所述的电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺，其特征在于，所述吡咯、盐酸溶液、碳纳米管和过硫酸铵溶液的用量比为30-50g：1-2l：20-40g：800-1200ml；

8.根据权利要求4所述的电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺，其特征在于，所述pfa-碳纤维复合粉体的具体制备过程如下：

9.根据权利要求8所述的电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺，其特征在于，所述双螺杆挤出机的温区加工温度为330-340℃、340-350℃、350-360℃、360-370℃，模头温度为355-365℃，螺杆转速为100-200r/min。

10.根据权利要求1所述的电解液输送用塑料磁力泵泵体的生产工艺，其特征在于，步骤二中所述保温烧结的时间为4-6h，退火处理的时间为2-3h。