CN109988384A - 一种耐高温高压四氟管板、方法及应用 - Google Patents

一种耐高温高压四氟管板、方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温高压四氟管板、方法及应用,其中四氟管板由以下质量份的各物质制成:聚四氟乙烯50~80份、聚醚醚酮0.1~5份、玻璃纤维10~20份、碳化硅5~25份。四氟管板的制备方法,包括配料混料、干燥过筛、模压成型、烧结、管板加工等步骤。上述四氟管板应用于制作碳化硅换热器。本发明制作的四氟管板与现有技术相比,具有更优越的耐高温及抗压性能,不仅可以降低管板在正常使用时的厚度,还可以节约成本并降低组装难度,尤其适用于制作大口径碳化硅换热器,从而显著增强碳化硅换热器的换热性能和使用寿命。

Description

一种耐高温高压四氟管板、方法及应用
技术领域
本发明涉及一种四氟管板、方法及应用,尤其涉及一种耐高温高压四氟管板、方法及应用。
背景技术
四氟管板具有温度适用范围广的优点,可用作电器绝缘材料及接触腐蚀介质的衬里、支承滑块、道轨密封件及润滑材料,比如在碳化硅换热器中就具有非常广泛的应用。研究发现,碳化硅换热器的换热面积通常都不大,一般在50平方以内,因此难以适应量大面广的换热应用。其根本原因在于大口径的四氟管板存在耐高温稳定性不足,使用过程中容易变形而影响密封的缺陷。目前现有的四氟管板在口径超过400mm后,厚度需要增加到100mm以上,不仅大幅增加了组装难度,而且在高温高压下仍然会应力变形。为了改善四氟管板的强度,也有厂家新研究了钢衬四氟管板,使管板通过预制金属实现增强。这种管板厚度虽然不超过50mm,可降低组装难度,但由于金属衬板的存在,两种材料具有不同的热膨胀系数,高温高压下同样容易产生应力变形,造成大口径碳化硅换热器的制造难度。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处,本发明提供了一种耐高温高压四氟管板、方法及应用。
为了解决以上技术问题,本发明采用的技术方案是:一种耐高温高压四氟管板,由以下质量份的各物质制成:
聚四氟乙烯50~80份、聚醚醚酮0.1~5份、
玻璃纤维10~20份、碳化硅5~25份。
其中,聚四氟乙烯作为合成管板的主原料;聚醚醚酮具有耐高温、耐化学药品腐蚀等优异的物理化学性能,在这里与玻璃纤维共同作用对聚四氟乙烯的性能进行增强;碳化硅又名金刚砂,具有化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好等优点,硬度及高温强度均较高,可显著提高产品的强度及耐高温高压性能。
进一步地,聚四氟乙烯的粒度为30~50μm,聚醚醚酮的粒度为0.5~10.0μm,玻璃纤维的粒度为0.5~3.0μm,碳化硅的粒度为5~20μm。
上述耐高温高压四氟管板的制备方法,包括以下步骤:
a、配料混料
将质量份分别为50~80份的聚四氟乙烯、0.1~5份的聚醚醚酮、10~20份的玻璃纤维、5~25份的碳化硅加入到高速混料机中,强力搅拌混合均匀,得到混合粉体;
b、干燥过筛
将混合粉体在烘箱中60~80℃下干燥2~4小时;然后过筛得到复合粉体;
c、模压成型
将复合粉体放入至模具中,通过液压机模压成型;然后再通过胶套密封模具,在等静压机中进行超高压成型;
d、烧结
将成型后的板材素胚置于马弗炉中烧结,控制烧结温度为300~400℃;烧结完成后保温1~2小时;
e、管板加工
将烧结后的板材加工成所需口径及厚度的四氟管板。
进一步地,步骤c中,液压机的成型压力为20~40MPa,等静压机的成型压力为150~200MPa。
上述耐高温高压四氟管板的应用,特征在于四氟管板应用于制作碳化硅换热器。
本发明制作的四氟管板与现有技术相比,具有更优越的耐高温及抗压性能,不仅可以降低管板在正常使用时的厚度,还可以节约成本并降低组装难度,尤其适用于制作大口径碳化硅换热器,从而显著增强碳化硅换热器的换热性能和使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种耐高温高压四氟管板,由以下质量份的各物质制成:
聚四氟乙烯50~80份、聚醚醚酮0.1~5份、
玻璃纤维10~20份、碳化硅5~25份。
聚四氟乙烯的粒度为30~50μm,聚醚醚酮的粒度为0.5~10.0μm,玻璃纤维的粒度为0.5~3.0μm,碳化硅的粒度为5~20μm。
上述耐高温高压四氟管板的制备方法,包括以下步骤:
a、配料混料
将质量份分别为50~80份的聚四氟乙烯、0.1~5份的聚醚醚酮、10~20份的玻璃纤维、5~25份的碳化硅加入到高速混料机中,强力搅拌混合均匀,得到混合粉体;
b、干燥过筛
将混合粉体在烘箱中60~80℃下干燥2~4小时;然后过筛得到复合粉体;
c、模压成型
将复合粉体放入至模具中,通过液压机模压成型;然后再通过胶套密封模具,在等静压机中进行超高压成型;
d、烧结
将成型后的板材素胚置于马弗炉中烧结,控制烧结温度为300~400℃;烧结完成后保温1~2小时;
e、管板加工
将烧结后的板材加工成所需口径及厚度的四氟管板。
步骤c中,液压机的成型压力为20~40MPa,等静压机的成型压力为150~200MPa。
上述耐高温高压四氟管板的应用,特征在于四氟管板应用于制作碳化硅换热器,尤其是应用于制作300-1000mm大口径的碳化硅换热器。
下面通过具体实施例对本发明的详细技术方案以及技术效果进行进一步阐述。
实施例一、
一种耐高温高压四氟管板,由以下质量份的各物质制成:
聚四氟乙烯50份、聚醚醚酮5份、
玻璃纤维10份、碳化硅25份。
其中,聚四氟乙烯的粒度为30μm,聚醚醚酮的粒度为0.5μm,玻璃纤维的粒度为3.0μm,碳化硅的粒度为20μm。
上述耐高温高压四氟管板的制备方法,包括以下步骤:
a、配料混料
将质量份分别为50份的聚四氟乙烯、5份的聚醚醚酮、10份的玻璃纤维、25份的碳化硅加入到高速混料机中,强力搅拌混合均匀,得到混合粉体;
b、干燥过筛
将混合粉体在烘箱中60℃下干燥4小时;然后过筛得到复合粉体;
c、模压成型
将复合粉体放入至模具中,通过液压机模压成型;然后再通过胶套密封模具,在等静压机中进行超高压成型;液压机的成型压力为20MPa,等静压机的成型压力为150MPa;
d、烧结
将成型后的板材素胚置于马弗炉中烧结,控制烧结温度为300℃;烧结完成后保温2小时;
e、管板加工
将烧结后的板材加工成所需口径及厚度的四氟管板。
实施例二、
一种耐高温高压四氟管板,由以下质量份的各物质制成:
聚四氟乙烯80份、聚醚醚酮0.1份、
玻璃纤维20份、碳化硅5份。
聚四氟乙烯的粒度为50μm,聚醚醚酮的粒度为10.0μm,玻璃纤维的粒度为0.5μm,碳化硅的粒度为5μm。
上述耐高温高压四氟管板的制备方法,包括以下步骤:
a、配料混料
将质量份分别为80份的聚四氟乙烯、0.1份的聚醚醚酮、20份的玻璃纤维、5份的碳化硅加入到高速混料机中,强力搅拌混合均匀,得到混合粉体;
b、干燥过筛
将混合粉体在烘箱中80℃下干燥2小时;然后过筛得到复合粉体;
c、模压成型
将复合粉体放入至模具中,通过液压机模压成型;然后再通过胶套密封模具,在等静压机中进行超高压成型;液压机的成型压力为40MPa,等静压机的成型压力为200MPa;
d、烧结
将成型后的板材素胚置于马弗炉中烧结,控制烧结温度为400℃;烧结完成后保温1小时;
e、管板加工
将烧结后的板材加工成所需口径及厚度的四氟管板。
实施例三、
一种耐高温高压四氟管板,由以下质量份的各物质制成:
聚四氟乙烯60份、聚醚醚酮2份、
玻璃纤维15份、碳化硅15份。
聚四氟乙烯的粒度为40μm,聚醚醚酮的粒度为5μm,玻璃纤维的粒度为2μm,碳化硅的粒度为10μm。
上述耐高温高压四氟管板的制备方法,包括以下步骤:
a、配料混料
将质量份分别为60份的聚四氟乙烯、2份的聚醚醚酮、15份的玻璃纤维、15份的碳化硅加入到高速混料机中,强力搅拌混合均匀,得到混合粉体;
b、干燥过筛
将混合粉体在烘箱中70℃下干燥3小时;然后过筛得到复合粉体;
c、模压成型
将复合粉体放入至模具中,通过液压机模压成型;然后再通过胶套密封模具,在等静压机中进行超高压成型;液压机的成型压力为30MPa,等静压机的成型压力为180MPa;
d、烧结
将成型后的板材素胚置于马弗炉中烧结,控制烧结温度为350℃;烧结完成后保温1.5小时;
e、管板加工
将烧结后的板材加工成所需口径及厚度的四氟管板。
实施例四、
一种耐高温高压四氟管板,由以下质量份的各物质制成:
聚四氟乙烯50~80份、聚醚醚酮0.1~5份、
玻璃纤维10~20份、碳化硅5~25份。
聚四氟乙烯的粒度为30~50μm,聚醚醚酮的粒度为0.5~10.0μm,玻璃纤维的粒度为0.5~3.0μm,碳化硅的粒度为5~20μm。
本实施例中耐高温高压四氟管板的制备方法,除各物质添加的质量份与实施例一不同之外,其它工艺均相同。
实施例五、
一种耐高温高压四氟管板,由以下质量份的各物质制成:
聚四氟乙烯50~80份、聚醚醚酮0.1~5份、
玻璃纤维10~20份、碳化硅5~25份。
聚四氟乙烯的粒度为30~50μm,聚醚醚酮的粒度为0.5~10.0μm,玻璃纤维的粒度为0.5~3.0μm,碳化硅的粒度为5~20μm。
本实施例中耐高温高压四氟管板的制备方法,除各物质添加的质量份与实施例二不同之外,其它工艺均相同。
实施例六、
一种耐高温高压四氟管板,由以下质量份的各物质制成:
聚四氟乙烯50~80份、聚醚醚酮0.1~5份、
玻璃纤维10~20份、碳化硅5~25份。
聚四氟乙烯的粒度为30~50μm,聚醚醚酮的粒度为0.5~10.0μm,玻璃纤维的粒度为0.5~3.0μm,碳化硅的粒度为5~20μm。
本实施例中耐高温高压四氟管板的制备方法,除各物质添加的质量份与实施例三不同之外,其它工艺均相同。
实施例七、
一种耐高温高压四氟管板,由以下质量份的各物质制成:
聚四氟乙烯50~80份、聚醚醚酮0.1~5份、
玻璃纤维10~20份、碳化硅5~25份。
聚四氟乙烯的粒度为30~50μm,聚醚醚酮的粒度为0.5~10.0μm,玻璃纤维的粒度为0.5~3.0μm,碳化硅的粒度为5~20μm。
本实施例中耐高温高压四氟管板的制备方法,除各物质添加的质量份与实施例一不同之外,其它工艺均相同。
将本发明各实施例制备的800mm口径的四氟管板与从市面上购买的800mm口径的现有四氟管板进行耐高温及压力测试,结果如表1所示:
表1
管板厚度/mm 耐高温强度/℃ 抗压强度/bar
现有产品 150 150 10
实施例一 80 220 20
实施例二 80 218 21
实施例三 80 223 22
实施例四 80 215 19
实施例五 80 226 23
实施例六 80 224 22
实施例七 80 222 21
另有试验证明,当将本发明各实施例中的四氟管板应用在温度150℃、压力10bar(1bar=0.1MPa)的工况时,管板厚度只需要50mm即可达到使用需求,与现有四氟管板的150mm厚度相比,具有显著的优异性,可明显降低组装难度并节省成本。
本发明与现有技术相比,具有以下优势:
1)显著提高四氟管板的耐高温及抗压性能,当管板80mm厚时,即可达到温度约220℃、压力20bar的耐受性;
2)管板厚度的减少,可显著降低应用在碳化硅换热器上的安装难度,并大幅度节约应用成本;
3)尤其适用于制作大口径碳化硅换热器,从而使碳化硅换热器对较大的换热面积进行换热成为可能。
上述实施方式并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种耐高温高压四氟管板,其特征在于:所述四氟管板由以下质量份的各物质制成:
聚四氟乙烯50~80份、聚醚醚酮0.1~5份、
玻璃纤维10~20份、碳化硅5~25份。
2.根据权利要求1所述的耐高温高压四氟管板,其特征在于:所述聚四氟乙烯的粒度为30~50μm,聚醚醚酮的粒度为0.5~10.0μm,玻璃纤维的粒度为0.5~3.0μm,碳化硅的粒度为5~20μm。
3.一种如权利要求1所述的耐高温高压四氟管板的制备方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
a、配料混料
将质量份分别为50~80份的聚四氟乙烯、0.1~5份的聚醚醚酮、10~20份的玻璃纤维、5~25份的碳化硅加入到高速混料机中,强力搅拌混合均匀,得到混合粉体;
b、干燥过筛
将混合粉体在烘箱中60~80℃下干燥2~4小时;然后过筛得到复合粉体;
c、模压成型
将复合粉体放入至模具中,通过液压机模压成型;然后再通过胶套密封模具,在等静压机中进行超高压成型;
d、烧结
将成型后的板材素胚置于马弗炉中烧结,控制烧结温度为300~400℃;烧结完成后保温1~2小时;
e、管板加工
将烧结后的板材加工成所需口径及厚度的四氟管板。
4.根据权利要求3所述的耐高温高压四氟管板的制备方法,其特征在于:所述步骤c中,液压机的成型压力为20~40MPa,等静压机的成型压力为150~200MPa。
5.一种如权利要求1所述的耐高温高压四氟管板的应用,其特征在于:所述四氟管板应用于制作碳化硅换热器。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190709

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