CN105111468B - 一种液态热固性高分子聚合物固化粉化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液态热固性高分子聚合物固化粉化的方法，属于碳质吸附剂原料制备领域。包括如下步骤：原料混合，将需要固化粉化的液态热固性高分子聚合物原料和基体按一定配比在混捏机中混合；固化，将得到的混合物加热固化；粉碎，在破碎机中将固化物破碎成颗粒状；粉化，在球磨机中将固化颗粒球磨到需要的粒度。本发明采用混合粉化的方法，提高了固化的高分子聚合物的易磨性，减少了固化粉化时间和这两个过程中的能量消耗。

Description

一种液态热固性高分子聚合物固化粉化方法
技术领域
本发明属于碳质吸附剂原料制备领域，尤其是碳质吸附剂原料用液态热固性高分子聚合物固化粉化方法。
背景技术
热固性有机高分子聚合物被广泛用作碳质吸附剂的制备原料。但是常用作碳质吸附剂原料的有机高分子聚合物如酚醛树脂大多都是液体，在制备过程中需要固化粉化。同时碳质吸附剂一般要求原料粒度在几微米到几十微米之间，传统的固化方式得到的酚醛树脂固体机械强度高，硬度大，很难进行破碎和粉化。而传统碳质吸附剂用的有机高分子聚合物粉化大都用大型球磨机高强度长时间的球磨，这样的粉化方式对设备要求高，能量消耗大，生产周期长。如专利CN200810062212以液态酚醛树脂为原料制备炭分子筛，其方法为先将酚醛树脂在150-160℃下固化，然后将原料球磨或气流磨至粒径为4-10μm。这样的方法需要大量时间才能得到粒度小于10μm的原料粉末。
专利CN200910062526以有机高分子聚合物为原料制备炭分子筛，首先将原料在80-150℃固化，固化时间为4-7h；然后将固化物破碎至1.5cm，在500-900℃下干馏0.5-4h；最后用球磨或气磨的方法得到3-8μm粒度的原料粉末。这样通过一次炭化得到的原料，虽然提高了固化后高分子聚合物的易磨性，但是高温干馏需要消耗大量的能量，并且在一次炭化过程中，原料挥发分大量损失，对后续炭分子筛的制备有所影响。
发明内容
本发明目的是在于提供一种液态热固性高分子聚合物固化粉化方法，该方法能提高碳质吸附剂用有机高分子聚合物在固化粉化过程中的易磨性，在保证需要粉体粒度要求的同时，减少在固化和磨粉过程中消耗的时间，降低对磨粉设备的要求，同时减少能量消耗。
为达到上述目的，本发明采用如下工艺方法：
一种液态热固性高分子聚合物固化粉化方法，步骤如下：
(1)原料按如下质量配比混合均匀：基体粉末100份、液体高分子聚合物50-200份和液体添加剂0-10份；
(2)固化：将步骤(1)得到的混合物加热至60-200℃恒温固化0.5-1.5h；
(3)粉碎：将步骤(2)得到的固化物粉碎成直径不大于5mm的颗粒；
(4)球磨：将步骤(3)得到的颗粒球磨至其中超过90％质量分数的颗粒的粒径小于50μm，即为高分子聚合物粉体；
(5)再混合：以步骤(4)得到的高分子聚合物粉体的一部分作为成品，其余部分作为基体，重复步骤(1)-(4)；
所述的液体高分子聚合物为用于碳质吸附剂生产原料的热固性高分子聚合物，主要为液态热固性树脂及其改性物；
所述的基体粉末为热固性高分子聚合物粉末或高碳有机物及其炭化物粉末；
所述的热固性高分子聚合物粉末为用于碳质吸附剂生产原料的热固性高分子聚合物粉末，主要为热固性树脂及其改性物粉末；
所述的高碳有机物及其炭化物粉末为煤粉、煤炭化物粉末、木炭粉末、果壳炭化物粉末中的一种或两种以上混合；
所述的液体添加剂为乙醇、二氯甲烷、氯仿中的一种或两种以上混合。
所述液态热固性树脂及其改性物包括热固性酚醛树脂、改性热固性酚醛树脂、热固性苯醛树脂、热固性聚酰亚胺树脂和热固性聚糠醇树脂；所述的热固性树脂及其改性物粉末包括热固性酚醛树脂粉末、改性热固性酚醛树脂粉末、热固性苯醛树脂粉末、热固性聚酰亚胺树脂粉末和热固性聚糠醇树脂粉末。
液体添加剂的作用是作为液态热固性高分子聚合物的稀释剂和溶解剂，将液态热固性高分子聚合物均匀的分散在基体颗粒周围。液体添加剂为小分子易挥发物质，在后续固化过程中由于受热挥发，对产品的性质不会造成影响。
步骤(1)所述的液体高分子聚合物60-120份，得到的混合物表观形态为既不大量聚集成团，也不自由的分散，在受到外部挤压后可以自然成型。液态热固性高分子聚合物均匀的分散在基体粉末颗粒表面，在基体表面形成液膜；或者均匀分布在基体颗粒之间的间隙中，以较少的量聚集。
步骤(4)得到的颗粒的粒度为其中超过90％质量分数的颗粒的粒径小于10μm。
所述的液体高分子聚合物为热固性酚醛树脂时，步骤(2)固化温度为150℃，固化时间为1h。
所述的液体高分子聚合物为热固性酚醛树脂时，步骤(4)球磨时间为5-15h。
所述的基体粉末的最优选择为与原料液态热固性高分子聚合物同源的固化物的粉体；基体粉末的粒度不大于所需得到的高分子聚合物粉末的粒度。
再混合的目的是减少产品杂质含量，并且大量得到高分子聚合物粉体。
本发明实现液态热固性高分子聚合物固化粉化的原理是：将液态热固性高分子聚合物、液体添加剂与固态基体颗粒按一定质量比例混合。在合适的混合比例条件下，混合过程中，固态基体颗粒将高分子聚合物液体分散，使高分子聚合物液体可以均匀地分布在基体颗粒表面形成薄膜或者分布在基体颗粒之间的空隙中，避免了高分子聚合物液体的大量聚集。当加热固化时，分散在基体颗粒周围的液体高分子聚合物发生固化，形成新的固化层，而新固化层的最大厚度小于基体颗粒的平均直径，且新固化层与基体颗粒界面的结合较弱。在随后的破碎和球磨过程中，由于新的固化层主要以薄膜形态存在，且其与基体颗粒直间的结合较弱，在受到到外界作用力下很容易发生解体，因此降低了破碎和球磨过程中的时间和能量消耗。此外，破碎后的粒度也不会大于原有的基体颗粒，满足了破碎球磨后的粒度要求。
当热固性高分子聚合物液体与固态基体颗粒的质量比过小时，单位时间和设备的生产能力低；当热固性高分子聚合物液体与固态基体颗粒的质量比过大时，形成的新固化层较厚，制备符合要求的聚合物粉体消耗的能量和时间增加。
具体实施方式
以下结合技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例1
将液态热固性酚醛树脂在150℃下加热1.5h使其发生固化，之后破碎至粒径<5mm的颗粒。再在行星式球磨机中球磨20h，测定其粒径,得到W50(Wx为粉体中粒度小于x微米的粉体所占比重)<20％的粉末。
实施例2
将液态热固性酚醛树脂100份、粒度小于10μm的椰壳热解碳115份在混捏机中混合1h，之后在150℃下加热1h固化。之后破碎之粒径<5mm的颗粒。再在球磨机中球磨7h，得到W50>90％的粉末。
实施例3
将液态热固性酚醛树脂100份、粒度小于10μm的椰壳热解碳140份、质量分数99％的乙醇25份在混捏机中混合1h，之后在150℃下加热固化1h。之后破碎至粒径<5mm的颗粒。再在球磨机中球磨7h，得到W10>90％的粉末。
实施例4
将液态热固性酚醛树脂100份、粒度小于10μm的同源酚醛树脂粉末150份、质量分数99％的乙醇35份在混捏机中混合1h，之后在150℃下加热固化1h。之后破碎至粒径<5mm的颗粒。再在球磨机中球磨7h，得到W10>90％的粉末。

Claims (10)

1.一种液态热固性高分子聚合物固化粉化方法，其特征在于，步骤如下：
(1)原料按如下质量配比混合均匀：基体粉末100份、液体高分子聚合物50-200份和液体添加剂0-10份；
(2)固化：将步骤(1)得到的混合物加热至60-200℃恒温固化0.5-1.5h；
(3)粉碎：将步骤(2)得到的固化物粉碎成直径不大于5mm的颗粒；
(4)球磨：将步骤(3)得到的颗粒球磨至其中超过90％质量分数的颗粒的粒径小于50μm，即为高分子聚合物粉体；
(5)再混合：以步骤(4)得到的高分子聚合物粉体的一部分作为成品，其余部分作为基体，重复步骤(1)-(4)；
所述的液体高分子聚合物为用于碳质吸附剂生产原料的热固性高分子聚合物，为液态热固性树脂及其改性物；
所述的基体粉末为热固性高分子聚合物粉末或高碳有机物及其炭化物粉末；
所述的热固性高分子聚合物粉末为用于碳质吸附剂生产原料的热固性高分子聚合物粉末，为热固性树脂及其改性物粉末；
所述的高碳有机物及其炭化物粉末为煤粉、煤炭化物粉末、木炭粉末、果壳炭化物粉末中的一种或两种以上混合；
所述的液体添加剂为乙醇、二氯甲烷、氯仿中的一种或两种以上混合。
2.根据权利要求1所述的液态热固性高分子聚合物固化粉化方法，其特征在于，所述液态热固性树脂及其改性物包括热固性酚醛树脂、改性热固性酚醛树脂、热固性苯醛树脂、热固性聚酰亚胺树脂和热固性聚糠醇树脂；所述的热固性树脂及其改性物粉末包括热固性酚醛树脂粉末、改性热固性酚醛树脂粉末、热固性苯醛树脂粉末、热固性聚酰亚胺树脂粉末和热固性聚糠醇树脂粉末。
3.根据权利要求1或2所述的液态热固性高分子聚合物固化粉化方法，其特征在于，步骤(1)所述的液体高分子聚合物60-120份。
4.根据权利要求1或2所述的液态热固性高分子聚合物固化粉化方法，其特征在于，步骤(4)得到的颗粒的粒度为其中超过90％质量分数的颗粒的粒径小于10μm。
5.根据权利要求3所述的液态热固性高分子聚合物固化粉化方法，其特征在于，步骤(4)得到的颗粒的粒度为其中超过90％质量分数的颗粒的粒径小于10μm。
6.根据权利要求1、2或5所述的液态热固性高分子聚合物固化粉化方法，其特征在于，所述的液体高分子聚合物为热固性酚醛树脂时，固化温度为150℃，固化时间为1h。
7.根据权利要求3所述的液态热固性高分子聚合物固化粉化方法，其特征在于，所述的液体高分子聚合物为热固性酚醛树脂时，固化温度为150℃，固化时间为1h。
8.根据权利要求4所述的液态热固性高分子聚合物固化粉化方法，其特征在于，所述的液体高分子聚合物为热固性酚醛树脂时，固化温度为150℃，固化时间为1h。
9.根据权利要求1或2或5或7或8所述的液态热固性高分子聚合物固化粉化方法，其特征在于，所述的液体高分子聚合物为热固性酚醛树脂时，步骤(4)球磨时间为5-15h。
10.根据权利要求6所述的液态热固性高分子聚合物固化粉化方法，其特征在于，所述的液体高分子聚合物为热固性酚醛树脂时，步骤(4)球磨时间为5-15h。
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