一种用于滤板膜片的复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及复合材料，具体为一种用于滤板膜片的复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、压滤机是用于固液分离的工业装备，是环保应用领域的主要脱水设备，也是矿物及加工、化工、食品和生物医药等行业的重要过程装备。隔膜压滤机以其效率高、能耗低、滤饼水分低、处理能力大、故障少、可靠性高、物料适应面广、自动化程度高等优点，在固液离行业一直占据重要地位。

2、隔膜滤板是隔膜式压滤机的核心部件，由膜片和芯板组成内部腔室结构。传统膜片采用橡胶为原料压塑生产，制品加工周长，产品质量不稳定，价格较高。随着聚丙烯改性材料的发展，逐渐开始采用聚丙烯改性材料注塑或压塑成型滤板膜片，制品加工时间短，质量更加稳定，可在3.5mpa以上的工作压力下开合一万次以上，而且废板更易回收，具有良好的经济性。随着隔膜压滤技术应用领域的扩大，普通聚丙烯膜片因其耐温性、耐腐蚀性欠缺等限制无法用于化工、冶金、矿业等高温物料的压滤。行业开始需求具有更高耐温等级，可在120℃以上工作温度下正常工作，耐化学腐蚀，同时具有优异的力学性能的膜片材料。

3、聚酰胺是一种强极性的、分子之间能形成氢键且具有一定反应活性的结晶聚合物，具有高强度、弹性好、耐磨、自润滑性好、表面硬度高、耐高温等特点，但其缺点是吸水率高、尺寸稳定性差、价格高，耐冲击强度不高，使其应用受到了很大的限制；聚丙烯是一种非极性聚合物，具有良好的耐水、耐油、耐化学腐蚀、吸水性小，有一定的强度、弹性及硬度，突出的抗弯曲批量等优点，但是，也存在着热变形温度低等缺点。由于聚酰胺为强极性聚合物，而聚丙烯为非极性聚合物，虽然聚酰胺与聚丙烯共混物既保留了两者的优点，又能改善它们的缺点，可以提高其耐冲击性、耐热性、耐磨性、耐高温性、强度及韧性等，但业内pa/pp一般pp含量＜15％，使复合材料具有较优异的强度和韧性。pp含量越高，材料减重越明显，但是当pp含量过高时，因pa和pp相容性不佳，材料冲击强度普遍较低，并且由于pa/pp体系熔体强度和熔体稳定性偏低，导致pa/pp复合材料出现分层、裂纹等现象。

4、综上所述，亟需研发一种用于滤板膜片的复合材料，使其可以在120℃的工作温度下正常工作，耐化学腐蚀，同时具有优异的力学性能。

技术实现思路

1、为克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于滤板膜片的复合材料，该复合材料其原料按照质量份包括30-40份无规共聚聚丙烯，60-80份聚酰胺，20-30份热塑性弹性体，25-35份玻璃纤维，4-5份增溶剂，稀土类β晶型成核剂，所述稀土类β晶型成核剂的含量为无规共聚聚丙烯的0.1-0.2％；改性棒状型纳米二氧化硅，所述改性棒状型纳米二氧化硅的含量为无规共聚聚丙烯的2.5-3％。

2、进一步的，所述聚酰胺为聚邻苯二甲酰胺。

3、进一步的，所述改性棒状型纳米二氧化硅的改性方法为：将配位体型钛酸酯偶联剂与棒状型纳米sio2按质量比（1-2）：100搅拌机中搅拌30-40min，温度为60-65℃。

4、进一步的，所述热塑性弹性体以pa6或pa12为硬段。

5、进一步的，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。

6、进一步的，所述稀土类β晶型成核剂为氧化镨、氧化镧、氧化铈中的一种或多种。

7、进一步的，所述增溶剂为乙烯-辛烯共聚热塑性弹性体接枝马来酸酐或均聚聚丙烯接枝马来酸酐。

8、本发明的另一目的在于提供一种上述复合材料的制备方法，将无规共聚聚丙烯30-40份，聚酰胺（含苯）60-80份，热塑性弹性体20-30份，增溶剂4-5份，无规共聚聚丙烯的2.5-3％的改性棒状型纳米二氧化硅，无规共聚聚丙烯的0.1-0.2％的稀土类β晶型成核剂预混后，加入玻璃纤维，共混挤出，拉条，冷却，切粒，得到复合材料。

9、进一步的，预混后通过主喂料口加入双螺杆挤出机，同时玻璃纤维通过侧喂料口加入，熔融后挤出，拉条，冷却，切粒。

10、进一步的，所述双螺杆挤出机内，螺杆的转速为500转/分钟，且物料熔融后保温20分钟。

11、本发明实施例的用于滤板膜片的复合材料及其制备方法的有益效果包括：

12、（1）本发明的发明人经过深入研究后发现，通过将无规共聚聚丙烯、聚酰胺、热塑性弹性体、玻璃纤维、增溶剂、稀土类β成核剂、改性纳米二氧化硅以特定比例相互配合，使得制得的复合材料具有较高的耐热性以及较优异的力学性能、耐腐蚀性，受剪切作用不会出现相分离现象，极具工业应用前景；使用本复合材料制得的滤板膜片在温度高达120℃时正常工作，且其拉伸强度高达60mpa，冲击强度高达100mpa，膜片弯折90°不发白。

13、（2）由于同时加入稀土类β晶型成核剂与改性棒状型纳米二氧化硅，一方面改性棒状型纳米二氧化硅诱导β晶粒的生成，与稀土类β晶型成核剂相互配合，促进β晶型的产生，改性棒状型二氧化硅促进聚丙烯晶体朝一个方向生长，与稀土类β晶型成核剂相互配合，使体系中的β晶型保持相对稳定值，同时其热变形温度不会随着稀土类β晶型成核剂的增加持续增大，具有良好的热稳定性与较高的抗冲击强度。

14、（3）二氧化硅采用棒状型纳米改性二氧化硅，采用棒状结构，有利于聚合物长链、玻璃纤维在其上的缠绕，形成一定的骨架结构，进一步增强抗冲击性；改性剂采用配位体型钛酸酯偶联剂，一方面促进二氧化硅与其他组分的相容性，更有利于各组分之间的均匀分散，另一方面配位体型钛酸酯偶联剂具有一定的抗氧化性，提高复合材料的抗氧化能力。

技术特征：

1.一种用于滤板膜片的复合材料，其特征在于，其原料按照质量份包括30-40份无规共聚聚丙烯，60-80份聚酰胺，20-30份热塑性弹性体，25-35份玻璃纤维，4-5份增溶剂，稀土类β晶型成核剂，所述稀土类β晶型成核剂的含量为无规共聚聚丙烯的0.1-0.2％；改性棒状型纳米二氧化硅，所述改性棒状型纳米二氧化硅的含量为无规共聚聚丙烯的2.5-3％。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚酰胺为聚邻苯二甲酰胺。

3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述改性棒状型纳米二氧化硅的改性方法为：将配位体型钛酸酯偶联剂与棒状型纳米sio2按质量比（1-2）：100搅拌机中搅拌30-40min，温度为60-65℃。

4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述热塑性弹性体以pa6或pa12为硬段。

5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。

6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述稀土类β晶型成核剂为氧化镨、氧化镧、氧化铈中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述增溶剂为乙烯-辛烯共聚热塑性弹性体接枝马来酸酐或均聚聚丙烯接枝马来酸酐。

8.一种权利要求1-7任一项所述复合材料的制备方法，其特征在于，将无规共聚聚丙烯30-40份，聚酰胺（含苯）60-80份，热塑性弹性体20-30份，增溶剂4-5份，无规共聚聚丙烯的2.5-3％的改性棒状型纳米二氧化硅，无规共聚聚丙烯的0.1-0.2％的稀土类β晶型成核剂预混后，加入玻璃纤维，共混挤出，拉条，冷却，切粒，得到复合材料。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，预混后通过主喂料口加入双螺杆挤出机，同时玻璃纤维通过侧喂料口加入，熔融后保温20分钟挤出，拉条，冷却，切粒。

技术总结本发明涉及一种用于滤板膜片的复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域，所述复合材料原料按照质量份包括30‑40份无规共聚聚丙烯，60‑80份聚酰胺，20‑30份热塑性弹性体，25‑35份玻璃纤维，4‑5份增溶剂，稀土类β晶型成核剂，所述稀土类β晶型成核剂的含量为无规共聚聚丙烯的0.1‑0.2％。采用本发明的复合材料及其制造方法可以实现制得的滤板膜片在120℃下工作温度下正常工作，耐化学腐蚀，同时具有优异的力学性能，其拉伸强度高达60MPa，冲击强度高达100MPa，膜片弯折90°不发白。技术研发人员：李斌,郭学敬,冯玉文,姜毅婕,孙海波受保护的技术使用者：烟台核信环保设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27