专利名称：一种中空过滤件制备方法及其产品的制作方法
一种中空过滤件制备方法及其产品技术领域
本发明属于液、气净化材料加工领域，具体涉及一种中空过滤件制备方法及其产PΡΠ ο背景技术
过滤材料的种类和加工方法多种多样，而选用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)粉料制备过滤器件具有加工方便、性能优异、使用寿命长、过滤效果好等优点。目前，UHMWPE过滤材料在“三污”过滤处理、白酒过滤、化学药物过滤、油过滤、电池隔离膜等方面已越来越受到重视。泰科纳、三井化学、巴西石化等国外公司近年积极推广的UHMWPE原料在过滤领域的应用，并根据不同用途形成了不同的牌号。
UHMWPE的长链结构，具有良好的力学性能和优异的耐冲击、耐磨损、自润滑、耐化学腐蚀、耐低温等品质，而且作为粉末状原料，能形成一定的粒径级配，可在特定的加工条件下制备不同用途的膜材料，产生各异的过滤效果。本发明基于UHMWPE的结构特征，在传统颗粒烧结法的基础上，改进加工工艺，并设计模具，进行UHMWPE过滤件的加工制备。
现有技术烧结制备微滤膜时，原料颗粒仅有表面熔融而不是全熔，在过滤膜内部相互粘结形成网络状通孔。网络通孔的大小与分布，与UHMWPE粉料的粒径大小及分布有关，也与烧结压制的工艺有一定的关联。而且烧结制备形成的过滤片在厚度方向往往形成一定的孔径分布梯度，有利于对过滤物进行多层次不同级别的过滤。
过滤件的过滤方式包括以下几种1)物理截流。此种方式主要是利用膜中的网络状通孔达到截流固体颗粒的目的。网络状通孔是各向同性的三维空间结构，其微孔上下交错，使得有效直径减小；另一方面，通孔孔径较小的部分都位于颗粒之间，这一部分的孔径大小基本上决定了过滤所能达到的精度。2)吸附方式。由于UHMWPE粉料的粒径较小，并且在烧结成型时大部分颗粒基本保持了原有的形状，因此过滤膜片中的UHMWPE颗粒也具有较大的比表面积，对被过滤介质中的杂质有一定的吸附作用。3)堵塞截流。过滤介质中的杂质或微生物在被吸附到UHMWPE表面的同时，一部分颗粒对膜中的网络状通孔也起到了堵塞作用。这种堵塞只是减小了膜孔的有效孔径，而不是将孔完全堵住。瓶颈部分是截流的关键所在，通孔的瓶颈部分的堵塞尤其关键。这种堵塞可以在一定程度上提高微滤膜的过滤精度。本发明过滤件的对水或其它介质的过滤通过以上几种方式来实现。
本发明结合UHMWPE粉料的物理、化学特征，对已有的颗粒烧结方法进行开创性的技术改进，通过自行设计的物料配方与模具，形成了相应的加工工艺。由于物料配方的变化，模具的变化以及根据试验经验的积累，本发明提出了不同的加工过程，包括相应的温度、压力范围，不但缩短了加工的时间，而且能够根据需要获得性能稳定、过滤效果优良的过滤件，特别在试验过程中设计了模具，可形成中空一体的过滤器件，有利于该项技术的应用推广。发明内容
本发明的目的是通过的烧结工艺和设计的模具形成高效、实用的超高分子量聚乙烯过滤件。
本发明提出了一种中空过滤件的制备方法，包括以下步骤步骤一将超高分子量聚乙烯粉末作为基体材料，与辅料混合得到过滤件材料，填入设计的模具中；步骤二 对填入过滤件材料后的所述设计的模具进行加热、加压； 步骤三脱模形成所述中空过滤件。
其中，所述超高分子量聚乙烯粉末的粘均分子量为100万 1000万，平均粒径为 20 300um。
其中，所述辅料可以为以下材料中的一种或多种粉状高密度聚乙烯，加入量为 59Γ15% ；粉状低密度聚乙烯，加入量为39Γ5% ；其它功能性添加剂，包括亲水剂、致孔剂、活化剂、抗氧剂，加入量为0. 59TlO% ；活性碳，加入量为59TlO% ；碳黑，加入量为1°/Γ5% ；碳酸钙，加入量为1°/Γ10% ；聚氧化乙烯，加入量为59TlO% ；氯化钠，加入量为0. 59Γ3% ；其中，所述加入量为辅料在所述过滤件材料中所占的比例。
其中，所述设计的模具包括上模、中模、下模和隔板；所述的上模、下模结构相同； 所述上模、下模是两块平板，所述中模介于所述上模、下模之间具有一定空间；所述中模为无盖无底的长方体，所述中模的边缘中部设有长条状开孔；所述开孔内插有所述隔板；所述隔板为平板，其表面光滑或具有波浪形或花纹形，厚度为0. 5飞0mm，长、宽为纩900mm。
其中，所述步骤二中加热、加压的过程为，将模具在0.5飞Mb压力下升温到 7(Tl20°C，停留时间为5 120min ；将压力调整到0.广IMPa，升温到14(T210°C，停留时间为 3 60min ；将模具冷却到70°C以下并保持5 30min。
其中，所述步骤二中加热、加压的过程通过压机、平板硫化机设备实现。
其中，对所述模具进行表面处理。所述表面处理的方法可以方便脱模，例如通过在模具表面涂覆特氟龙材料等。
本发明还提出了一种根据本发明方法制备的中空过滤件，其包括超高分子量聚乙烯粉末作为基体材料至少占所述过滤件材料的85% ；辅料至多占所述过滤件材料的15%。
其中，所述中空过滤件为长方体，中部具有镂空结构。
其中，所述中空过滤件的厚度为1.5 100mm，长、宽为l(Tl000mm，其中镂空部分的厚度为0. 5 60mm，长、宽为8 900mm。
本发明根据过滤件材料的物料配方的变化、模具的变化，采用了不同的加工过程。 不断缩短了加工的时间，而且能获得性能稳定、过滤效果优良的过滤件。
图1为本发明中空过滤件制备方法的流程示意图。
图2为本发明制备的中空过滤件示意图。其中，图2A为的正视图，图2B为俯视图。
图3为本发明制备方法所用模具的上、下模中的一个的示意图。其中，图3A为上模或下模的正视图，图3B为上模或下模的俯视图。
图4为本发明制备方法所用模具的中模示意图。其中，图4A为正视图，图4B为俯视图。
图5为本发明制备方法所用隔板的示意图。
图6为本发明制备方法中内插有隔板的中模示意图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的保护内容不局限于以下实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。
图1-3中，1-镂空结构，2-把手，3-开孔，4-上模，5-中模，6_下模，7-中空过滤件，8-隔板8。
如图1所示，本发明一种中空过滤件的制备方法包括步骤一将超高分子量聚乙烯粉末作为基体材料，与辅料混合得到过滤件材料，填入设计的模具中；步骤二 对填入过滤件材料后的所述设计的模具进行加热、加压； 步骤三脱模形成所述中空过滤件。
本发明新型中空过滤件的制备方法，采用超高分子量聚乙烯粉末作为基体材料， 将其填入设计的模具中，通过加热、加压的过程，形成中空过滤件7。其中，基体材料超高分子量聚乙烯的粘均分子量为100万 1000万，平均粒径为2(T300um。
本发明方法使用的基体材料超高分子量聚乙烯，至少占过滤件材料的85%。辅料可以为以下材料中的一种或多种粉状高密度聚乙烯，加入量为59Γ15%;粉状低密度聚乙烯，加入量为39Γ5%;其它功能性添加剂，包括亲水剂、致孔剂、活化剂、抗氧剂等，加入量为 0. 5% 10%。如活性碳，加入量为5% 10% ；碳黑，加入量为1% 5% ；碳酸钙，加入量为1% 10% ； 聚氧化乙烯，加入量为5°/Γ Ο% ；氯化钠，加入量为0. 5°/Γ3%。
为实现本发明方法设计的模具包括上模4、中模5、下模6，如图3-4所示，上模4、 下模6结构相同，图3中仅显示一个上模或下模。上模4或下模6由平板构成，两边各设置有把手2，在加工的时候方便操作。图4显示为中模5，中模5中部设有开孔3，开孔3内插有隔板8，隔板8的作用是实现过滤件的中空结构，隔板8为表面光滑的平板或表面具有波浪形或花纹形的板，隔板8的尺寸与模具的尺寸进行对应，其优化尺寸厚度0. 5飞0mm，长、 宽为8、00_。
本发明的装填过滤件材料的步骤为首先在上模4、中模5、下模6的内表面，隔板 8的表面上涂一层特氟龙材料，将下模6放置在底部，把中模5设置在下模6上，位于下模6 的中间部位。再将混合好的过滤件材料装入中模5的成形空间中，当过滤件材料填充至中模5的开孔3处时，将隔板8通过开孔3插入中模5，并由另一端的开孔3伸出固定后继续填充过滤件材料，直至将中模5填满。最后将上模4扣合在中模5的上方，完成过滤件材料的填充。
填充过滤件材料步骤中对模具表面使用的处理方法能够使模具与隔板8的表面产生不粘连的效果，能够实现成品与模具的脱离，方便脱模。模具表面可采用特氟龙处理， 也可以采用其他与特氟龙具有相同效果的材料作为涂覆材料。特氟龙材料也可以仅涂覆在与成品接触的表面。
本发明方法的加热、加压具体过程为首先将装好原料的模具在5(Tl00MPa压力下升温到7(T120°C，停留时间为5 120min ；后调整模具的压力到l(T50MPa，继续升温到 14(T210°C，停留时间为；TeOmin;后冷却到70°C以下并保持5 30min，脱模获得中空过滤组件。加热、加压方式可通过压机、平板硫化机或其它可同时加热、加压的设备实现。
如图2所示，本发明方法制备形成的中空过滤件为长方体，中空过滤件7的尺寸可以根据需要进行设计，其优化尺寸总厚度为1.5 100mm，长、宽为l(TlOOOmm，其中镂空部分的厚度为0. 5 60mm，长、宽为8 900mm。
实施例1首先在上模4、中模5、下模6的内表面，隔板8的表面上涂一层特氟龙材料。将下模 6放置在底部，将中模5设置在下模6上，与下模6相契合。再将一定质量的粘均分子量为 600万，平均粒径为150um的超高分子量聚乙烯装入中模5的成形空间中，当超高分子量聚乙烯填充至中模5的开孔3处时，将隔板8通过开孔3插入中模5，并由另一端的开孔3伸出固定后继续填充，直至将中模5填满。最后将上模4扣合在中模5的上方，完成填充。
然后将整个模具在3ΜΙ^压力下升温到100°C，停留时间为15min ；后调整模具的压力到0. 5MPa，继续升温到150°C，停留时间为15min ；后冷却到40°C并保持20min，脱模获得中空过滤件。中空过滤件7的总厚度为6mm，长度为360mm，宽度为220mm，其中镂空部分的厚度为2mm，长度为360mm、宽度为200mm。
实施例2首先在上模4、中模5、下模6的内表面，隔板8的外表面上涂一层特氟龙材料。将下模 6放置在底部，将中模5设置在下模6上，与下模6相契合。再将一定质量的粘均分子量为 350万，平均粒径为250um的超高分子量聚乙烯的装入中模5的成形空间中，当超高分子量聚乙烯填充至中模5的开孔3处时，将隔板8通过开孔3插入中模5，并由另一端的开孔3 伸出固定后继续填充，直至将中模5填满。最后将上模4扣合在中模5的上方，完成填充。
然后将整个模具在2ΜΙ^压力下升温到110°C，停留时间为20min ；后调整模具的压力到0. 5MPa，继续升温到150°C，停留时间为20min ；后冷却到40°C并保持20min，脱模获得中空过滤件。中空过滤件7的总厚度为6mm，长度为340mm，宽度为220mm，其中镂空部分的厚度为2mm，长度为340mm、宽度为200mm。
实施例3首先在上模4、中模5、下模6的内表面，隔板8的外表面上涂一层特氟龙材料。将下模 6放置在底部，将中模5设置在下模6上，与下模6相契合。再将一定质量的粘均分子量为 350万，平均粒径为30um的超高分子量聚乙烯的装入中模5的成形空间中，当超高分子量聚乙烯填充至中模5的开孔3处时，将隔板8通过开孔3插入中模5，并由另一端的开孔3伸出固定后继续填充，直至将中模5填满。最后将上模4扣合在中模5的上方，完成填充。
然后将整个模具在2MPa压力下升温到80°C，停留时间为IOmin ；后调整模具的压力到0. 3MPa，继续升温到140°C，停留时间为IOmin ；后冷却到40°C并保持20min，脱模获得中空过滤组件。中空过滤件7的总厚度为6mm，长度为300mm，宽度为200mm，其中镂空部分的厚度为2mm，长度为300mm、宽度为180mm。
实施例4首先在上模4、中模5、下模6的内表面，隔板8的外表面上涂一层特氟龙材料。将下模 6放置在底部，将中模5设置在下模6上，与下模6相契合。再将一定质量的粘均分子量为250万，平均粒径为105um的超高分子量聚乙烯(90%)、活性碳(10%)搅拌均勻，装入中模5 的成形空间中，当过滤件材料填充至中模5的开孔3处时，将隔板8通过开孔3插入中模5， 并由另一端的开孔3伸出固定后继续填充，直至将中模5填满。最后将上模4扣合在中模 5的上方，完成填充。
然后将整个模具在压力下升温到90°C，停留时间为15min ；后调整模具的压力到0. 3MPa，继续升温到140°C，停留时间为IOmin ；后冷却到40°C并保持20min，脱模获得中空过滤组件。中空过滤件7的总厚度为6mm，长度为360mm，宽度为220mm，其中镂空部分的厚度为2mm，长度为360mm、宽度为200mm。
实施例5首先在上模4、中模5、下模6的内表面，隔板8的外表面上涂一层特氟龙材料。将下模 6放置在底部，将中模5设置在下模6上，与下模6相契合。再将一定质量的粘均分子量为 250万，平均粒径为105um的超高分子量聚乙烯(90%)、活性碳(5%)、碳酸钙(5%)搅拌均勻， 装入中模5的成形空间中，当过滤件材料填充至中模5的开孔3处时，将隔板8通过开孔3 插入中模5，并由另一端的开孔3伸出固定后继续填充，直至将中模5填满。最后将上模4 扣合在中模5的上方，完成填充。
然后将整个模具在压力下升温到95°C，停留时间为20min ；后调整模具的压力到0. 3MPa，继续升温到145°C，停留时间为15min ；后冷却到40°C并保持20min，脱模获得中空过滤组件。中空过滤件7的总厚度为6mm，长度为360mm，宽度为220mm，其中镂空部分的厚度为2mm，长度为360mm、宽度为200mm。
实施例6首先在上模4、中模5、下模6的内表面，隔板8的外表面上涂一层特氟龙材料。将下模 6放置在底部，将中模5设置在下模6上，与下模6相契合。再将一定质量的粘均分子量为 250万，平均粒径为105um的超高分子量聚乙烯(93%)、碳黑(2%)、聚氧化乙烯(5%)搅拌均勻，装入中模5的成形空间中，当过滤件材料填充至中模5的开孔3处时，将隔板8通过开孔3插入中模5，并由另一端的开孔3伸出固定后继续填充，直至将中模5填满。最后将上模4扣合在中模5的上方，完成填充。
然后将整个模具在2MPa压力下升温到80°C，停留时间为20min ；后调整模具的压力到0. 3MPa，继续升温到150°C，停留时间为IOmin ；后冷却到40°C并保持20min，脱模获得中空过滤组件。中空过滤件7的总厚度为6mm，长度为300mm，宽度为200mm，其中镂空部分的厚度为2mm，长度为300mm、宽度为180mm。
权利要求
1.一种中空过滤件的制备方法，包括以下步骤步骤一将超高分子量聚乙烯粉末作为基体材料，与辅料混合得到过滤件材料，填入设计的模具中；步骤二 对填入过滤件材料后的所述设计的模具进行加热、加压；步骤三脱模形成所述中空过滤件(7)。
2.如权利要求1所述的中空过滤件的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯粉末的粘均分子量为100万 1000万，平均粒径为2(T300um。
3.如权利要求1所述的中空过滤件的制备方法，其特征在于，所述辅料可以为以下材料中的一种或多种粉状高密度聚乙烯，加入量为59Γ15%;粉状低密度聚乙烯，加入量为 39Γ5% ；其它功能性添加剂，包括亲水剂、致孔剂、活化剂、抗氧剂，加入量为0. 59TlO% ；活性碳，加入量为5% 10% ；碳黑，加入量为1% 5% ；碳酸钙，加入量为1% 10% ；聚氧化乙烯，加入量为59TlO% ；氯化钠，加入量为0. 59Γ3% ；其中，所述加入量为辅料在所述过滤件材料中所占的比例。
4.如权利要求1所述的中空过滤件的制备方法，其特征在于，所述设计的模具包括上模(4)、中模(5)、下模(6)、隔板(8)；所述的上模(4)、下模(6)结构相同；所述上模(4)、下模(6)是两块平板，所述中模(5)介于所述上模(4)、下模(6)之间具有一定空间；所述中模 (5)为无盖无底的长方体，所述中模(5)的边缘中部设有长条状开孔(3);所述开孔(3)内插有所述隔板(8);所述隔板(8)为平板，所述隔板(8)表面光滑或具有波浪形或花纹形，厚度为0. 5 60mm，长、宽为8 900mm。
5.如权利要求1所述的中空过滤件的制备方法，其特征在于，所述步骤二中加热、加压的过程为，将模具在0. 5 压力下升温到7(T120°C，停留时间为5 120min;将压力调整到0.广IMPa，升温到14(T210°C，停留时间为3 60min ；将模具冷却到7(rC以下并保持 5 30mino
6.如权利要求1所述的中空过滤件的制备方法，其特征在于，所述步骤二中加热、加压的过程通过压机、平板硫化机等设备实现。
7.如权利要求1所述的中空过滤件的制备方法，其特征在于，其中，对所述模具进行表面处理。
8.一种根据权利要求1所述方法制备的中空过滤件，其特征在于，包括超高分子量聚乙烯粉末作为基体材料至少占所述过滤件材料的85% ；辅料至多占所述过滤件材料的15%。
9.如权利要求7所述的中空过滤件，其特征在于，所述中空过滤件(7)为长方体，中部具有镂空结构(1)。
10.如权利要求8所述的中空过滤件，其特征在于，所述中空过滤件(7)的厚度为 1. 5 100mm，长、宽为l(Tl000mm，其中镂空部分的厚度为0. 5 60mm，长、宽为8 900mm。
全文摘要
本发明涉及一种中空过滤件制备方法及其产品，包括以下步骤将超高分子量聚乙烯粉末作为基体材料，与辅料混合得到过滤件材料，填入设计的模具中；对模具进行加热、加压后，脱模形成本发明中空过滤件。本发明对已有的颗粒烧结方法进行技术改进，缩短了加工的时间，而且能够根据需要获得性能稳定、过滤效果优良的膜片，特别在试验过程中设计了模具，可形成中空一体的过滤器件，有利于该项技术的应用推广。
文档编号B29C51/46GK102501366SQ201110332589
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者丁凯 申请人:上海百菲特环保科技有限公司