一种复合吸水材料的成型工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合吸水材料的制备方法，尤其涉及一种复合吸水材料的成型工艺。
【背景技术】
[0002]3?6气体绝缘电器设备具有占地面积少、电磁污染小、安全可靠等优势，在城市电网中被大量使用，但其内部不可避免地存在的微量水，通常为20~200ppm，可形成绝缘缺陷并在局部放电时进一步劣化，由此形成设备安全隐患。故为保障SF6电气设备安全稳定运行，在设备气室中通常放置了一定量的吸附剂，如4A型、5A型、13X型、KDHF-03等分子筛和中性氧化铝等。然而SF6绝缘气体会在SF 6设备内部出现局部放电时发生分解，其分解生成的特征组分含量和增长率与局部放电的严重程度和类型有密切的联系。因此，可以通过监测SF6*解组分并对其特征含量进行分析，能及时发现绝缘劣化的征兆，并了解绝缘缺陷和严重程度，以保证设备的安全运行。这是一种用于GIS绝缘监测和故障诊断的非电监测法，具有抗干扰能力且易定量，正受到国内外同行的广泛关注。因此，有必要开发新型的选择性吸水材料，在高效吸附水分的同时大幅降低其对特征分解气体的吸附作用。国内外相关的研究工作尚不多见。
[0003]吸附剂一般经成型或负载固定后变成一定形状和尺寸的颗粒，装填在吸附塔、吸附罐、吸附柱中使用。然而常用如分子筛粘结性差，其成型颗粒在吸附床层的自重等作用力下容易破碎，使得系统不能长久有效运行。在成型过程中加入粘结剂(如水泥、硅胶)可提高吸附剂的强度，但且成型过程往往造成一部分孔道堵塞和极大的吸附容量损失，其吸附容量和机械强度不能兼顾(汤茂辉，氨复合吸附剂的制备研究，学位论文，四川大学，2008年)。所以需要开发合适的吸附剂粉体成型方法，保证成型颗粒具有足够强度和韧性，且使用的材料安全，长期运行能够保障吸附剂颗粒不破碎，不溶胀，不浸出，安全可靠。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供了一种复合吸水材料的成型工艺，该工艺以多孔载体为载体，以有机胺同时作为改性剂和粘结剂，成型颗粒对水的吸附容量高，强度高。
[0005]本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种复合吸水材料的成型工艺，取多孔载体、胺改性剂和醇类溶剂搅拌混合均匀，干燥，所得干燥的粉末经造粒得到成型的颗粒状复合吸水材料。
[0006]本发明考虑到吸水材料不宜在制备过程中引入水溶剂，且胺改性复合吸水材料不宜高温煅烧，成型过程中采用干法造粒，即把原料物粉末直接加压压缩成较大片状物，再重新粉碎成一定大小的颗粒。该法中需靠压缩力使粒子间产生结合力，这使得粘结剂的选择尤为重要。粘结剂的种类与用量，对于造粒后颗粒的大小、均匀性、硬度、崩弹性以及压缩成型性将产生重要影响。粘结剂的黏性较大，或粘结剂的浓度较高时，颗粒的硬度较大，粒度分布不均匀，崩解较慢；反过来，粘结剂用量不足时，颗粒松散、强度不足。在本发明中选择胺改性剂及作为吸附剂的改性剂，当胺改性剂的负载量足够大甚至超出了多孔载体孔道结构的容纳极限，有机胺粘附在孔道端口和外表面，因此同时也作为粘结剂。根据相似相容原理，粘结剂分子与多孔载体表面的活性基团(如活性炭表面的羟基、羧基等含氧官能团)通过原子间共用电子形成共价键或氢键，非极性分子间也可能产生色散力。干燥固化后，粘结剂在界面产生啮合力，有效地增加了粉末粒之间的吸引力，从而提高成型颗粒的强度。在本发明中为了控制生产成本，胺改性剂的负载量为40-65%，即胺改性剂与多孔载体之间的质量比为40-65%，优选为40-60%。
[0007]选用多孔载体作为载体可产生3个有益效果:(I)多孔载体往往比表面积大，孔道丰富，对水分子具有一定的管道富集效应。(2)多孔载体独特的孔道结构也为进一步改性提供了充分的限域空间，引入高度空间分散的氨基又进一步提高了复合材料的吸水容量。
(3)室温下的胺改性剂趋向分子内部团聚，粘稠不易流动，这对分子在其网络结构中的扩散形成了极大的阻力，氨基的有效利用率降低。多孔载体可从空间上充分分散后续负载的有机胺，从而暴露出更多的亲水基团，提高复合材料的吸水容量。具体地，所述的多孔载体为炭基材料、硅胶、沸石分子筛和层状材料中的一种或两种以上的组合。所述炭基材料为活性炭、活性焦或碳纤维，所述层状材料包括镁铝水滑石、高岭土等。所述沸石分子筛包括5A分子筛、13X分子筛、介孔硅分子筛等。
[0008]所述的胺改性剂中含有的丰富的氨基为复合材料提供了主要的亲水性基团，显著改善其吸水特性。具体地，所述的胺改性剂为单乙醇胺、二乙醇胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺和聚乙烯亚胺中的一种或两种以上的组合。
[0009]所述造粒可采用挤出造粒，如采用转轮式干压机；也可以粉末先压片后粉碎成20-60目的颗粒，如采用滚筒平压制粒机。
[0010]所述的醇类溶剂为甲醇或乙醇。所述醇类溶剂的用量为5~20ml/g-载体材料。
[0011]所述的多孔载体、胺改性剂和醇类溶剂在室温下的搅拌混合4-6h。
[0012]本发明的有益效果在于:
(I)本发明的吸附材料水吸附容量大，强度高，不易破碎。
[0013](2)制备过程简单易行:吸附剂中的胺改性剂同时作为粘结剂，节约了制备与成型过程中的操作步骤。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
取500 g介孔硅分子筛MCM-41与5000 ml甲醇混合配成载体醇溶液，将四乙烯五胺加入载体醇溶液中，四乙烯五胺与MCM-41的质量比为40%。室温下搅拌4 h，而后干燥，干燥所得粉末采用滚筒平压制粒机压片后粉碎制成20~40目颗粒，即得四乙烯五胺(40%)/MCM-41复合吸水材料。该复合吸水材料对微量水的吸附量为122mg/g，破碎强度大于38N，24h摇瓶测试颗粒破碎率小于1%。
[0015]实施例2
取1000 g介孔硅分子筛SBA-15与