本發(fā)明屬于高溫堿性電解槽，尤其涉及一種用于堿性高溫電解槽的密封墊片及其制備方法。

背景技術：

1、聚四氟乙烯具有耐強酸強堿、耐高溫、絕緣性好的特點，在化工領域法蘭密封上得到廣泛應用。特別是經(jīng)過改性增強的聚四氟乙烯墊片在傳統(tǒng)的堿水電解槽上(工作溫度95℃以下)得到長期使用驗證。

2、但是在100-300℃的條件下，高溫堿性電解槽上長期使用時，現(xiàn)有的墊片不能滿足耐溫以及強度和耐疲勞性的要求，目前國內(nèi)外未見報道同時耐高溫、耐強堿的用于電解槽的密封墊片的產(chǎn)品應用的相關技術。因此，急需開發(fā)一種在高溫條件下(100-300℃)仍能滿足強度和疲勞性要求的墊片，以使高效高溫堿性電解槽廣泛地投入工業(yè)化應用。

3、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于堿性高溫電解槽的密封墊片及其制備方法，以解決上述問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明特采用以下技術方案：

3、本發(fā)明提供一種用于堿性高溫電解槽的密封墊片，所述密封墊片的材料組分按照質(zhì)量分數(shù)計，包括：聚四氟乙烯(ptfe)樹脂150-180份、聚醚醚酮(peek)0-80份、碳酸鈣5-18份、聚苯硫醚(pps)短纖維10-50份、氧化鋁0-20份，二硫化鉬0-10份、鈦酸鋇1-5份、石墨0-15份。

4、優(yōu)選地，所述材料組分中的氧化鋁為5-20份；

5、進一步優(yōu)選地，所述聚醚醚酮為40-60份；

6、更進一步優(yōu)選地，所述聚苯硫醚(pps)短纖維為30-50份。

7、現(xiàn)有常規(guī)的密封墊片耐溫性不足，不能滿足堿性高溫電解槽高達100-300℃的工況需求。本申請?zhí)峁┑膲|片材料組分中包括pps短纖維，這有利于增加墊片的抗拉強度；peek成分使得墊片的耐溫性能得到提高；氧化鋁的加入可增加墊片的硬度，三者采用適當?shù)谋壤钆洌梢允沟脡|片產(chǎn)品，獲得更好的綜合性能，尤其是墊片在高溫條件下的抗疲勞性，本申請實現(xiàn)了同時增加墊片抗壓強度以及軟化溫度的目的。單純的在材料組分中加入氧化鋁，墊片的硬度確實會增加，但是同時會導致墊片容易壓裂的情況發(fā)生，其柔軟性會比較差；只有采用本申請的特定材料組分及配比，通過幾種重要成分之間的協(xié)同作用，在提高其耐溫性、耐強堿性能的同時，使其耐壓、耐拉伸強度得到保障。

8、本發(fā)明還提供一種權所述的用于堿性高溫電解槽的密封墊片的制備方法，包括：

9、在常溫下，將所述的材料組分按照特定配比進行差速攪拌混合，得到混合料，并將所得混合料預壓成型，然后進行燒結，最后冷卻，即得所述用于堿性高溫電解槽的密封墊片。

10、優(yōu)選地，所述差速攪拌混合包括：先進行第一攪拌，再進行第二攪拌；

11、其中，所述第一攪拌的轉速為500r/min，時間為2-10min；所述第二攪拌的轉速為1000-1500r/min，時間為2-10min。

12、進一步優(yōu)選地，所述第一攪拌的時間為5-6min；第二攪拌的時間為3min。

13、可選地，所述預壓成型的壓力為80-150mpa，溫度為60-150℃，預壓時間為10min。優(yōu)選地，所述預壓成型的壓力為120mpa，溫度為100-120℃。

14、優(yōu)選地，所述燒結包括：將預壓產(chǎn)物轉移至圓環(huán)筒狀燒結工裝內(nèi)，每個預壓產(chǎn)物之間用一個不銹鋼隔離圈，多層放置，然后將工裝推入燒結爐內(nèi)升溫；

15、進一步優(yōu)選地，所述爐內(nèi)升溫的速率控制在80±5℃/min，升溫的目標溫度為400-450℃，升溫后保溫時間為2-3h。

16、優(yōu)選地，所述冷卻包括：先進行自然降溫，然后用冷風吹掃加熱爐，至爐內(nèi)溫度降到200℃及以下時，打開加熱爐，推出圓環(huán)筒狀工裝繼續(xù)吹風降溫至80℃及以下后，停止吹風，繼續(xù)自然降溫至室溫。

17、本發(fā)明首先通過改變配方、配比，結合制備工藝的調(diào)整，使得制備的墊片具備耐高溫、耐強堿的性能。首先，攪拌混合需按照差速攪拌進行，而且混合時間不宜太長，避免原料產(chǎn)生發(fā)熱的情況，使得聚四氟乙烯樹脂團聚，一旦發(fā)生團聚，則難以與其他材料均勻混合，進而影響強度和耐性；其次，本申請通過改變成型工藝，特別是預壓成型時將溫度提高至100-120℃，壓力增大，保證了預制件的基本形狀強度與性能；本申請優(yōu)選的燒結溫度保障了材料的熔融共混的均勻性，有助于進一步提升墊片的性能參數(shù)的均勻性；最后，本申請采用風冷降溫，降溫速率溫和，有利于墊片的內(nèi)部結構性能穩(wěn)定。

18、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

19、本發(fā)明通過在聚四氟乙烯樹脂中相比傳統(tǒng)配方增加了氧化鋁、pps、以及peek等材料，并通過配比的嚴格把控，實現(xiàn)提高墊片的耐熱性及軟化溫度的同時，促進其具備更高的抗壓強度，以適應特殊的堿性高溫電解槽這一工況環(huán)境。

20、本申請?zhí)峁┑挠糜趬A性高溫電解槽的密封墊片制備方法，通過差速攪拌速率和時間的精準控制、預壓成型溫度、壓力的調(diào)控以及燒結工藝增加燒結溫度得工藝調(diào)整相互協(xié)同，實現(xiàn)了利用現(xiàn)有常規(guī)低溫工作墊片的制備設備即可直接工業(yè)化生產(chǎn)本申請的用于堿性高溫電解槽的密封墊片，無需特制設備，無需另設生產(chǎn)線，節(jié)約成本，且制備方法簡單，工藝條件易于控制，適合大規(guī)模推廣應用。

技術特征：

1.一種用于堿性高溫電解槽的密封墊片，其特征在于，所述密封墊片的材料組分按照質(zhì)量份數(shù)計，包括：聚四氟乙烯(ptfe)樹脂150-180份、聚醚醚酮(peek)0-80份、碳酸鈣5-18份、聚苯硫醚(pps)短纖維10-50份、氧化鋁0-20份，二硫化鉬0-10份、鈦酸鋇1-5份、石墨0-15份。

2.根據(jù)權利要求1所述的密封墊片，其特征在于，所述材料組分中的氧化鋁為5-20份；

3.一種權利要求1-2任一項所述的用于堿性高溫電解槽的密封墊片的制備方法，其特征在于，包括：

4.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述攪拌混合為差速攪拌混合。

5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述差速攪拌混合包括：先進行第一攪拌，再進行第二攪拌；

6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述第一攪拌的時間為5-6min；

7.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述預壓成型的壓力為80-150mpa，溫度為60-150℃，預壓時間為10min。

8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述預壓成型的壓力為120mpa，溫度為100-120℃。

9.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述燒結包括：將預壓產(chǎn)物轉移至圓環(huán)筒狀燒結工裝內(nèi)，每個預壓產(chǎn)物之間用一個不銹鋼隔離圈，多層放置，然后將工裝推入燒結爐內(nèi)升溫；

10.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述冷卻包括：先進行自然降溫，然后用冷風吹掃加熱爐，至爐內(nèi)溫度降到200℃及以下時，打開加熱爐，推出圓環(huán)筒狀工裝繼續(xù)吹風降溫至80℃及以下后，停止吹風，繼續(xù)自然降溫至室溫。

技術總結
本發(fā)明提供一種用于堿性高溫電解槽的密封墊片及其制備方法。本發(fā)明首先提供一種用于堿性高溫電解槽的密封墊片，其材料組分按照質(zhì)量分數(shù)計，包括：聚四氟乙烯(PTFE)樹脂150?180份、聚醚醚酮(PEEK)0?80份、碳酸鈣5?18份、聚苯硫醚(PPS)短纖維10?50份、氧化鋁0?20份，二硫化鉬0?10份、鈦酸鋇1?5份、石墨0?15份。所述的用于堿性高溫電解槽的密封墊片的制備方法包括：在常溫下，將所述的材料組分按照特定配比進行攪拌混合，得到混合料，并將所得混合料預壓成型，然后進行燒結，最后冷卻，即得。本發(fā)明提供的密封墊片滿足堿性高溫電解槽高達100?300℃的高溫工作環(huán)境的要求，具備耐高溫、耐強堿的性能，其制備方法簡單、可利用現(xiàn)有設備，生產(chǎn)成本低，易于工業(yè)推廣。

技術研發(fā)人員：周俊波,武禹桐
受保護的技術使用者：北樺玖安氫能科技（北京）有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9