一种低热膨胀四氟管板及其制作方法与流程

1.本发明涉及四氟管板技术领域，尤其涉及一种低热膨胀四氟管板及其制作方法。


背景技术：

2.聚四氟乙烯具有优良的耐化学腐蚀性能和良好的耐热性能，与碳化硅换热管结合在废酸处理、化工合成等高腐蚀性领域具有广泛的应用。但由于聚四氟乙烯的热膨胀系数较大，与金属基板复合或与金属管板一起作为双管板使用时，存在热膨胀率不一致，容易导致换热管损坏的问题，目前多通过在聚四氟乙烯中添加增强材料来降低聚四氟乙烯的热膨胀。
3.目前常用的增强材料是玻璃纤维或碳纤维，但由于与四氟的热膨胀系数差异较大，四氟的热膨胀系数在100～120μm/(m
·
℃)，玻纤和碳纤的热膨胀系数均不到5μm/(m
·
℃)，在制备时由于热膨胀系数的差异会出现较大的热应力，接触边界易出现松脱，增强效果受到明显影响，四氟管板的直径较大时，外圈在温度与安装温度差异较大时仍会有明显的位移，易导致外围碳化硅换热管受较大剪切力而折断。因此亟需一种低热膨胀四氟管板及其制作方法，降低四氟材料的热膨胀系数，使之接近增强纤维的热膨胀系数。


技术实现要素：

4.为了克服上述技术的不足，本发明的目的是提供一种低热膨胀四氟管板及其制作方法。
5.本发明所采用的技术方案是：一种低热膨胀四氟管板的制作方法，包括如下步骤：取聚四氟乙烯粉料粒70-99份、低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒0.1-10份、增强纤维料粒0.5-20份作为原材料备用；从原材料中取低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒放入ptfe悬浮乳液中浸渍，所述ptfe 悬浮乳液浓度0.1-10％，浸渍时间5-60min，浸渍后取出沥干，然后在100-150℃下进行烘干，烘干时间为1-2h，再在300-340℃下焙烧2-4h后研磨进行分散，研磨后粒径为50-300μm，再取原材料中的聚四氟乙烯粉料粒与之混合均匀，然后向混合物中加入原材料中的增强纤维料粒，模压成型，模压压力为 10-40mpa；压制成型后的管板在350-400℃温度下烧结2-8h后形成最终的低热膨胀四氟管板。
6.优选的，所述ptfe悬浮乳液浓度为1-5％，所述浸渍时间为10-30min。
7.优选的，所述增强纤维料粒为碳纤或玻纤。
8.优选的，所述聚四氟乙烯粉料粒的粒径为10-500μm。
9.优选的，所述聚四氟乙烯粉料粒的粒径为50-300μm。
10.优选的，所述低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒的粒径为聚四氟乙烯粉料粒的粒径的1-100％。
11.优选的，所述低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒的粒径为聚四氟乙烯粉料粒的粒径的5-30％。
12.一种低热膨胀四氟管板，该低热膨胀四氟管板在制作时需执行如上述步骤所述的
制作方法。
13.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明所述的一种低热膨胀四氟管板及其制作方法，采用在聚四氟乙烯粉料粒中预先加入低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒，降低聚四氟乙烯粉料粒的热膨胀系数，然后再与增强纤维材料混合，使接触界面的热应力明显降低，提高了材料温度变化过程中的稳定性，降低了所制作的四氟管板的热膨胀系数；在聚四氟乙烯粉料粒中增加低热膨胀或负热膨胀微料粒，可有效降低聚四氟乙烯材料的热膨胀率，降低与增强纤维之间的界面应力，提高材料稳定性；低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒先通过浸渍ptfe乳液方法形成低热或负热膨胀材料为核， ptfe为壳的核壳复合结构，然后再与ptfe粉料混合，可有效提升分布均匀度，避免局部分布不均导致的内应力，提高材料的稳定性；当四氟管板中设置金属骨架时，复合后的ptfe粉料整体热膨胀系数明显降低，与金属骨架复合时，不会产生脱层，而且骨架部不产生明显间隙，降低了对于金属骨架中孔洞大小的要求，可以使得金属骨架开孔率降低，有效提升管板的整体强度。
具体实施方式
14.下面结合具体实施例对本发明作详细说明。
15.实施例1
16.一种低热膨胀四氟管板的制作方法，包括如下步骤：取聚四氟乙烯粉料粒 70份、低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒0.1份、增强纤维料粒0.5 份作为原材料备用；从原材料中取低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒放入ptfe悬浮乳液中浸渍，所述ptfe悬浮乳液浓度0.1％，浸渍时间5min，浸渍后取出沥干，然后在100℃下进行烘干，烘干时间为1h，再在300℃下焙烧2h后研磨进行分散，研磨后粒径为50μm，再取原材料中的聚四氟乙烯粉料粒与之混合均匀，然后向混合物中加入原材料中的增强纤维料粒，模压成型，模压压力为10mpa；压制成型后的管板在350℃温度下烧结2h后形成最终的低热膨胀四氟管板。
17.所述增强纤维料粒为碳纤或玻纤。
18.所述聚四氟乙烯粉料粒的粒径为10μm。
19.所述低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒的粒径为聚四氟乙烯粉料粒的粒径的1％。
20.一种低热膨胀四氟管板，该低热膨胀四氟管板在制作时需执行如上述步骤所述的制作方法。
21.实施例2
22.一种低热膨胀四氟管板的制作方法，包括如下步骤：取聚四氟乙烯粉料粒 80份、低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒5份、增强纤维料粒10份作为原材料备用；从原材料中取低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒放入ptfe悬浮乳液中浸渍，所述ptfe悬浮乳液浓度5％，浸渍时间30min，浸渍后取出沥干，然后在125℃下进行烘干，烘干时间为1.5h，再在320℃下焙烧 3h后研磨进行分散，研磨后粒径为200μm，再取原材料中的聚四氟乙烯粉料粒与之混合均匀，然后向混合物中加入原材料中的增强纤维料粒，模压成型，模压压力为30mpa；压制成型后的管板在380℃温度下烧结6h后形成最终的低热膨胀四氟管板。
23.所述增强纤维料粒为碳纤或玻纤。
24.所述聚四氟乙烯粉料粒的粒径为200μm。
25.所述低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒的粒径为聚四氟乙烯粉料粒的粒径的50％。
26.一种低热膨胀四氟管板，该低热膨胀四氟管板在制作时需执行如上述步骤所述的制作方法。
27.实施例3
28.一种低热膨胀四氟管板的制作方法，包括如下步骤：取聚四氟乙烯粉料粒 99份、低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒10份、增强纤维料粒20份作为原材料备用；从原材料中取低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒放入ptfe悬浮乳液中浸渍，所述ptfe悬浮乳液浓度10％，浸渍时间60min，浸渍后取出沥干，然后在150℃下进行烘干，烘干时间为2h，再在340℃下焙烧 4h后研磨进行分散，研磨后粒径为300μm，再取原材料中的聚四氟乙烯粉料粒与之混合均匀，然后向混合物中加入原材料中的增强纤维料粒，模压成型，模压压力为40mpa；压制成型后的管板在400℃温度下烧结8h后形成最终的低热膨胀四氟管板。
29.所述增强纤维料粒为碳纤或玻纤。
30.所述聚四氟乙烯粉料粒的粒径为500μm。
31.所述低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒的粒径为聚四氟乙烯粉料粒的粒径的100％。
32.一种低热膨胀四氟管板，该低热膨胀四氟管板在制作时需执行如上述步骤所述的制作方法。
33.实施例4
34.一种低热膨胀四氟管板的制作方法，包括如下步骤：取聚四氟乙烯粉料粒 85份、低热膨胀系数微料粒6份、增强纤维料粒13份作为原材料备用；从原材料中取低热膨胀系数微料粒放入ptfe悬浮乳液中浸渍，所述ptfe悬浮乳液浓度1％，浸渍时间10min，浸渍后取出沥干，然后在120℃下进行烘干，烘干时间为1h，再在300℃下焙烧2h后研磨进行分散，研磨后粒径为50μm，再取原材料中的聚四氟乙烯粉料粒与之混合均匀，然后向混合物中加入原材料中的增强纤维料粒，模压成型，模压压力为10mpa；压制成型后的管板在350℃温度下烧结2h后形成最终的低热膨胀四氟管板。
35.所述增强纤维料粒为碳纤。
36.所述聚四氟乙烯粉料粒的粒径为50μm。
37.所述低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒的粒径为聚四氟乙烯粉料粒的粒径的5％。
38.一种低热膨胀四氟管板，该低热膨胀四氟管板在制作时需执行如上述步骤所述的制作方法。
39.实施例5
40.一种低热膨胀四氟管板的制作方法，包括如下步骤：取聚四氟乙烯粉料粒 90份、低热膨胀系数微料粒8份、增强纤维料粒16份作为原材料备用；从原材料中取负热膨胀系数微料粒放入ptfe悬浮乳液中浸渍，所述ptfe悬浮乳液浓度5％，浸渍时间30min，浸渍后取出
沥干，然后在150℃下进行烘干，烘干时间为2h，再在340℃下焙烧4h后研磨进行分散，研磨后粒径为300μm，再取原材料中的聚四氟乙烯粉料粒与之混合均匀，然后向混合物中加入原材料中的增强纤维料粒，模压成型，模压压力为40mpa；压制成型后的管板在400℃温度下烧结8h后形成最终的低热膨胀四氟管板。
41.所述增强纤维料粒为玻纤。
42.所述聚四氟乙烯粉料粒的粒径为300μm。
43.所述低热膨胀系数微料粒或负热膨胀系数微料粒的粒径为聚四氟乙烯粉料粒的粒径的30％。
44.一种低热膨胀四氟管板，该低热膨胀四氟管板在制作时需执行如上述步骤所述的制作方法。
45.所述低热膨胀系数微料粒可以采用微孔玻璃微球。
46.所述负热膨胀系数微料粒可以采用钨酸锆微料粒、锂制陶瓷材料las微料粒等。
47.上述实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。