您好!欢迎访问 常州市百得干燥工程有限公司 官网!脉冲真空、闭路循环干燥设备的老牌生产厂家及大型工程整体解决方案提供商!
| 联系我们 | 网站首页

常州市百得干燥工程有限公司

—— Changzhou Baide Drying Engineering Co., Ltd ——

联系电话
0519-8918 6676
当前位置:首页 > 新闻中心 > 技术中心
news
新闻中心

锥形过滤洗涤干燥机在聚醚醚酮PEEK纯化水洗生产工艺中的运用

信息来源:本站 | 发布日期: 2024-01-02 10:07:30 | 浏览量:42840

    聚醚醚酮PEEK属于特种工程塑料,具备耐热、阻燃、耐磨、耐腐蚀等优势。PEEK材料具备耐热、阻燃、耐磨、耐腐蚀等优势。与工程塑料相比,聚醚醚酮PEEK兼具刚性和韧性;与金属材料相比,聚醚醚酮PEEK比强度大的同时,自身重量较轻,符合下游汽车领域轻量化趋势,有望实现以塑代钢。
   (1) 与其他工程塑料比,聚醚醚酮PEEK综合性能更好。PEEK材料表现优异,在刚性表现优良的情况下,兼具韧性,机械性能表现优良,是全球性能蕞好的热塑性材料之一。
   (2) 与金属材料相比,聚醚醚酮PEEK性能更全面更优良,有望实现以塑代钢。从介电常数、耐化学性方面看,PEEK材料性能优于钢、铝合金。且PEEK比强度性能接近钢铁且优于球墨铸铁,可以在满足强度要求的前提下,大幅度减轻材料自身重量,符合轻量化要求,未来有望实现以塑代钢。


聚醚醚酮PEEK工艺难度高+验证周期长,PEEK材料护城河深
    聚醚醚酮PEEK的主要壁垒集中于生产工艺、验证周期两方面。PEEK材料主要应用场景为两类:① 电子信息领域:产线的工装治具、载具对尺寸精度要求很高,达到0.01mm级别,因此一般注塑工艺无法满足;② 其他领域多通过注塑加工部件,部分领域对PEEK纯树脂质量要求极高,需要保证高机械性能的同时,具备纯度高、产品批次稳定等性能。PEEK材料研发已久,但全球大规模生产的企业较少,且主要产能被外资企业垄断,主要系实验室合成工艺与实际工业化生产工艺差异较大,需要深厚的生产技术、经验的积累。此外,PEEK材料工业化生产的验证周期较长。

   (1) 聚醚醚酮PEEK生产工艺:生产工艺难,且需要一致性高、结晶性能高,并达到合适的熔指和黏度平衡。
    ① 生产工艺:壁垒在于在长时间高温下的聚合反应中,材料不能发生过度的降解和交联。外资厂商对PEEK材料的技术、配方、设备等相关资料处于严格保护和封锁。同时,要达到PEEK材料所需要的性能,需要掌握全流程生产能力,并有深厚的技术积累去不断优化合成操作工艺。PEEK材料的生产过程主要有聚合、提纯、干燥、加工等,其中聚合是核心工艺,需要厂商将原材料熔融混合后加入聚合釜,在280℃~340℃状态下进行8~12小时的聚合反应。在长时间的高温聚合反应中,PEEK材料需要长时间保持在高温环境中不产生降解和交联,控制难度较高,否则将影响产成品的质量,需要厂商不断调整生产工艺,增加生产成本。
    ② 一致性:每釜之间需要保持相同且精准的控制。PEEK的聚合工艺意味着每一釜都是一个批次,但需要保持每釜都生产出相同且高质量的产成品。目前看,保持高稳定性可以采用使用大聚合釜生产+提升自动化程度来减少误差。
    ③ 熔指和黏度:这两个指标呈反向关系,需要保持合适的平衡。PEEK材料在熔融状态下是非牛顿流体,在高剪切速率下黏度会变小,黏度又和熔体强度正向相关。在某些场景下,如制作线缆、细丝等,PEEK材料需要具备高流动性以挤出细薄制件,即剪切率高、黏度低、熔体强度低,但又同时要求材料具有较高的熔体强度,所以需要在溶指和黏度做出平衡。
    ④ 结晶性:结晶速率越高,结晶度越高,材料的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性更好。在加工过程中,PEEK材料需要在十几秒内从熔融状态下迅速降到凝固状态完成结晶,相同时间内结晶速率越高,结晶度越高(PEEK材料结晶度一般约30%),机械性能、耐磨性、耐腐蚀性能越好。

   (2) 聚醚醚酮PEEK验证周期:产能爬坡需要7年左右,下游客户认 证开发周期需要3~5年。
    ① 产能爬坡需要时间长:由于工艺难度较大,形成高质量、一致性高的PEEK树脂生产能力对技术、研发投入、工艺积累要求很高。所以在实现扩产后,PEEK材料厂商要实现有效的产能投放仍需要较长的时间。以中研股份为例,公司产量从约100吨/年爬升至2021年550吨/年(对应产能利用率55%)花费了7年左右时间。
    ② 客户验证时间长:目前PEEK材料由于耐腐蚀、耐磨等性能优异,主要作为功能件、结构件应用于工作环境恶劣、性能要求苛刻的产品领域。这些产品领域对产品质量的稳定性、寿命要求较高,因此开发测试过程比较长。例如英国威格斯16年开始与舍弗勒等企业合作开发800V电机的漆包线产品,22年推出相关产品,历时7年;国内中研股份14年与新能源车企合作开发PEEK材料的汽车应用,15年开发出制冷用PEEK材料(18年开始供货)、16年开发汽车热管理用PEEK材料(19年开始供货),历时3~5年。

聚醚醚酮PEEK生产核心设备器件依赖进口:聚合釜、水洗釜关键零部件亟待实现国产替代
    聚醚醚酮PEEK树脂的生产属于复杂的化学合成过程,其合成反应是在一个带有搅拌器的反应釜内进行。分别经历聚合过程、提纯过程、干燥过程:经过聚合反应生成PEEK聚合物,将含有PEEK聚合物的混合物进行粉碎提纯,粉碎后的物料放入含有丙酮的抽提釜中进行多次萃取,萃取后注入纯水进行蒸馏,在水洗釜经多次洗涤、检测达标后,将物料转入离心机。经离心、干燥和磁选即可得到干燥的PEEK纯树脂粗粉。
    生产PEEK的过程中,需要用到注塑机、聚合釜、反应釜、水洗釜、离心过滤机、蒸馏机器以及热风干燥机等设备。整体生产过程中所需的设备,国内市场已经可以满足基本需要。只有部分反应容器,如聚合釜、水洗釜等,在关键零部件和核心技术上仍依赖于进口。

    在现有的聚醚醚酮PEEK精制工艺中,常有多次溶剂洗涤、多次过滤、多次加热水洗洗涤、干燥等单元操作,这些单元操作通常由精制釜、水洗釜、压滤机或离心过滤机、洗涤槽以及干燥机等单元设备单独运作,多种单元设备连成一个长流程的大装置,设备间通过管道或其他方式输送物料每个单元操作对应相应的单元设备,设备分散性大,设备连接处的泄漏造成物料和环境污染。    
    目前工业上采用不同的设备对PEEK产品分别进行丙酮洗涤、水洗涤、干燥等操作,存在使用设备多,增加设备维护成本,物料转移时间长、工艺操作繁琐等缺点。常州百得研制的新型锥形过滤洗涤干燥三合一多功能设备(专 利号:ZL202022908020.2)、连续精制提纯特种塑料的过滤洗涤干燥机组(专 利号:ZL202121331911.4),将多台设备分散进行的生产过程集合到一台设备中,然后分步进行生产,也就是在一个设备中先进行丙酮浸取,再进行水洗,zui后进行干燥,使聚醚醚酮PEEK树脂纯化洗涤釜的生产效率得到极大提高。

聚醚醚酮PEEK纯化水洗锥形过滤洗涤干燥机 工艺步骤
   (1) 纯化处理
    以有机溶剂为纯化处理剂,以表面活性剂为纯化助剂。聚醚醚酮的纯化在常压下进行,纯化温度在聚醚醚酮的玻璃化温度与纯化处理剂的沸点之间。为避免纯化处理剂和纯化助剂的损失,在纯化过程中zui好对其进行回流冷却处理。为了使聚醚醚酮的纯化效果更好、纯化效率更高,在整个纯化处理过程中,对物料进行搅拌。
   (2) 抽滤与洗涤
    纯化处理完成后,冷却降温至100℃以下,停止搅拌,抽滤得聚醚醚酮抽滤物,并可从滤液中回收利用有机溶剂和表面活性剂,先将聚醚醚酮抽滤物用沸腾的丙酮洗涤的次数至少为3次;再用沸腾的无水乙醇洗涤的次数至少为3次;然后用沸腾的去离子水洗涤的次数至少也为3次,并可分别从滤液中回收丙酮和无水乙醇。

聚醚醚酮PEEK纯化水洗锥形过滤洗涤干燥机 技术优点
   聚醚醚酮PEEK纯化水洗锥形过滤洗涤干燥机可以在同一系统内进行过滤、洗涤和干燥全过程连续密闭操作,自动出料,与传统工艺相比有以下优点:
  (1) 生产系统流程全密闭
   从聚合物料浆固液分离开始到干燥结束的全封闭生产流程,该套设备是一个全封闭运行的系统,生产流程更加符合满足精细化工大生产工艺要求规范,消除了粉尘挥发因素,使异物污染得到控制、降低了安全环保风险。
  (2) 安全有保障
   在溶剂纯化除低聚物工艺中,使用过滤洗涤二合一替代离心机甩滤、洗涤槽,消除了离心机的安全风险。过滤洗涤二合一在过滤中可以充氮气保护,安全风险极低。由于此生产系统全封闭运行,能完全避免生产过程中溶剂对操作环境空气的污染,同时能减少因与毒性物质接触而导致操作人员中毒事故的发生。在安全和职业健康呼声日益高涨的今天,这一优点更显得重要。
  (3) 更加环保
   因为整个生产系统是全密闭系统的操作,因此物料和溶媒可以近乎100%的完全回收,避免因物料遗漏、遗留和溶剂挥发而引起的浪费,具有很大的经济效益,特别是处理物料和使用溶剂价值较高时更是如此。
  (4) 操作简单,自动化程度高:各流程分阶段进行,安全措施齐全,操作人员经过简单培训,即可以完成操作,而且大大减轻了劳动强度。
  (5) 产品质量提高:由于此设备在洗涤操作时可以对滤饼进行重新搅拌混悬,使滤饼中的杂质可以得到非常彻底的清洗,有利于提高产品质量。
  (7) 清洁生产
   此过滤洗涤干燥机可密闭运行,并且装配有粉尘捕集器,完全收集干燥后产生的粉尘,能满足高洁净度的生产操作要求。可轻松实现在线清洗操作,较传统设备相比可减少清洗时的溶剂挥发和安全风险。

相关文章
相关产品

Top