[实用新型]一种制备开孔性多孔聚合物材料的烧结装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及属于多孔性聚合物材料成型技术领域，尤其涉及一种制备开孔性多孔聚合物材料的烧结装置。

背景技术

开孔性多孔聚合物材料因其内部具有连通的三维网络孔隙结构，在工业生产及生活领域广泛应用于过滤分离、渗透和吸收过程。开孔性多孔聚合物材料的制备有很多种，如熔融挤出拉伸法、热致相分离法、微发泡法、和粉末烧结法等。对于一些性能非常优异的聚合物，如超过分子量聚乙烯、聚四氟乙烯等，因其熔融加工性能非常差，难以采用熔融挤出拉伸法制备多孔材料，而热致相分离发需要使用有机溶剂或找不到合适的溶剂、有机溶剂回收较复杂，微发泡法得到的多孔材料开孔率很低。因此，对于超过分子量聚乙烯、聚四氟乙烯等，其开孔性多孔材料目前主要采用粉末烧结法制备。

传统技术多数是仅简单地通过加热模具、由模具将热量传导给聚合物粉料，由于聚合物导热性差、粉料之间存在空隙，热量传导到被烧结物料中心需要较长的时间，烧结成型周期较长、效率较低；同时，被烧结物料不同位置上存在较大的温差，影响产品的性能均一性；另外，残存于粉料之间空隙的氧气，在高温烧结过程中，会对物料产生氧化降解或交联作用。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种加热速率快、烧结速度快、生产效率高的制备开孔性多孔聚合物材料的烧结装置。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种制备开孔性多孔聚合物材料的烧结装置，其包括烧结模具，该烧结模具自下而上依次包括：进气端盖8、下透气钢模芯2、烧结室本体9、上透气钢模芯4、排气端盖10；

所述下透气钢模芯2通过进气端盖8固定在烧结室本体9的下端，所述上透气钢模芯4通过排气端盖10固定在烧结室本体9的上端；所述下透气钢模芯2与上透气钢模芯4之间的空腔为物料烧结室3；所述进气端盖8与下透气钢模芯2之间的空腔为进气室1，所述排气端盖10与上透气钢模芯4之间的空腔为排气室5；

所述排气端盖10上安装有真空排气单元7，所述进气端盖8上安装有惰性气体加热进气单元6。

所述下透气钢模芯2、上透气钢模芯4均为平均空隙尺寸5～15μm、孔隙率15％～30％的透气钢。

所述烧结室本体9内壁的上下端，均开设有凸台结构，下透气钢模芯2和下透气钢模芯2的外缘搭接在该凸台结构上。

所述惰性气体加热进气单元6由瓶装高压惰性气体源11、减压阀12、电加热器13和不锈钢管道14组成。

所述真空排气单元7由真空泵15、真空度控制阀16和不锈钢真空管路17组成。

所述进气端盖8和排气端盖10通过螺栓与烧结室本体9固定连接；在进气端盖8和排气端盖10与烧结室本体9之间的结合处增设有密封垫圈，以提高物料烧结室3内的气密性。

一种制备开孔性多孔聚合物材料的烧结方法，其包括如下步骤：

将聚合物粉料装入物料烧结室3后，闭合并通过螺栓锁紧进气端盖8和排气端盖10；

开始加热烧结模具并加热至160～220℃，同时惰性气体加热进气单元6将惰性气体加热至160～220℃，并通入烧结模具中，进气室1压力0.2～0.6MPa，惰性气体透过下透气钢模芯2进入物料烧结室3，并从聚合物粉料之间空隙通过，对聚合物粉料进行加热与烧结，通过聚合物粉料之间空隙的惰性气体透过上透气钢模芯4到达绝对压力0.04～0.08MPa的排气室5，由真空排气单元7排出烧结模具，烧结10～20min后，冷却烧结模具至常温后打开烧结模具，得到开孔性多孔聚合物材料。

所述聚合物粉料为超高分子聚乙烯粉料，其形态为球状或者椭球状、平均粒径25μm～150μm。

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

(1)本实用新型采用高温惰性气体直接对聚合物粉料进行加热和烧结，对物料的加热速率快，烧结速度快，生产效率高，特别适合于厚件开孔性多孔聚合物材料的制备；

(2)本实用新型采用高温惰性气体直接对聚合物粉料进行加热和烧结，惰性气体开始通入时可将粉料间隙中的氧气吹扫干净，并在烧结过程中对物料进行了惰性气氛保护，避免了物料长时间处于高温时的氧化降解或交联作用；

(3)本实用新型的制备方法中自始到烧结完成高温惰性气体都流动于粉料间隙中，对物料加热均匀，使得产品的开孔性好、多孔结构均匀。

(4)本实用新型的制备方法可通过调节装入烧结室中物料的量即装填系数、进气室压力和选择聚合物粉料原料来调节产品多孔结构形态。

附图说明