[发明专利]一种高韧性石墨换热管的制备方法

说明书

本发明公开了一种高韧性石墨换热管的制备方法，由粘接剂组份和填料组份按照1：3.2的质量比混合后，经过挤出机高温挤出成型；其中粘接剂由酚醛树脂、环氧树脂和丁腈橡胶制备而成；而填料组份由硅氧烷偶联剂、乙醇、石墨粉、聚乙烯醇纤维制备而成。本发明的高韧性石墨换热管为全方位补强，性能稳定性更高。从而大大提高石墨换热器的抗热震性、抗磨蚀性和抗裂断性，拓展石墨列管换热器在高温差、高压等环境中的应用范围；其工作温度、工作压力都比普通压型石墨管高,使用寿命长,可靠性高。

技术领域

本发明涉及一种石墨换热管的制备方法，特别是一种高韧性石墨换热管的制备方法。

背景技术

随着当今世界工业的飞速发展，石墨制列管换热器以它优越的耐腐蚀性、高导热性、以及较低的价格；广泛的应用于石油化工、医药、轻工、冶金、纺织等工业领域，为国家节省了大量的贵重金属材料。但是，由于在温度、压力、热膨胀系数、使用寿命等方面难以得到突破，大大地限制了石墨设备的应用范围。

传统的石墨制列管换热器，在生产实践和应用中暴露出的诸多问题，如：耐压能力小、耐温性能差、使用寿命短、返修率高、质量稳定性差等，出现问题最多的环节是石墨换热管发生断裂或渗漏。

传统的压型石墨管由高粘度酚醛树脂和石墨粉经过热挤压成型，材料组成为：酚醛树脂质量百分比大约为23％，石墨粉质量百分比大约为77％，传统的酚醛树脂压型石墨管物理力学性能如下：体积密度≥1800kg/m³、抗压强度≥73.5MPa、抗拉强度≥16.7MPa、抗弯强度≥50.0(Φ32/Φ22)MPa、导热系数31.4～40.7W/(m﹒K)、线胀系数8.2×10^-6/℃。

传统工艺方法生产的压型石墨换热管，具有机械强度不高、韧性较差、抗热冲击能力差、使用中易发生断裂的缺点。传统的压型石墨管为脆性材料，它所制造的列管换热器无法满足温差大的工况，更无法满足温度急变的工况条件。如硫酸钾生产中，副产高温氯化氢的冷却和吸收工段，目前使用的石墨换热器平均维修周期仅一个月左右，给生产带来了极大的困扰。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高韧性石墨换热管的制备方法。主要解决传统石墨换热管为脆性材料的诸多缺点，通过提高石墨换热管强度和韧性来提升石墨制列管换热器整体性能。

本发明的技术方案：一种高韧性石墨换热管的制备方法，由粘接剂组份和填料组份按照1：3.2的质量比混合后，经过挤出机高温挤出成型；其中粘接剂由酚醛树脂、环氧树脂和丁腈橡胶制备而成；而填料组份由硅氧烷偶联剂、乙醇、石墨粉、聚乙烯醇纤维制备而成。

前述的高韧性石墨换热管的制备方法中，所述粘接剂组份中环氧树脂：酚醛树脂：丁腈橡胶的质量比＝10:15:2，酚醛树脂加热至50℃后倒入容器内与另外2种物质混合30min后得到粘接剂组份。

前述的高韧性石墨换热管的制备方法中，所述填料组份的制备方法包括有以下步骤：

(1)聚乙烯醇纤维处理：将6～12份的聚乙烯醇纤维经3～5份的硅氧烷偶联剂接枝处理后通过100～170份的乙醇浸泡处理、风干；

(2)石墨粉备料：使用震动筛分选颗粒，按30－60目的石墨粉占比为2/3、80－100目的石墨粉占比为1/3进行备料，混合均匀；

(3)填料制备：将石墨粉和聚乙烯醇纤维先后加入混料机内，其中填料中聚乙烯醇纤维的质量比为总量的8％，混合搅拌15分钟；然后出料、过筛分离，颗粒大的进行人工破团处理，再入搅拌机混合。

前述的高韧性石墨换热管的制备方法中，所述石墨换热管的制备方法具有包括有以下步骤:

A.将配置好的填料组份称重投入混捏锅中；

B.控制粘接剂组份粘度在1-4min；