一种聚醚醚酮填充的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈的制作方法

文档序号:11124789阅读:1145来源:国知局

本发明属于阀门密封圈领域,具体涉及一种聚醚醚酮填充的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈及其制备方法与应用。



背景技术:

聚四氟乙烯(PTFE)以其高度的化学稳定性,极强的耐高、低温性能,突出的不粘性,良好的润滑性,优异的电绝缘性、耐老化性,极小的吸水性等,使其在航空航天、石油化工、机械工业、电子电器、食品工业、纺织等领域具有广泛的应用.但也因其存在机械性能较差,线膨胀系数大,耐蠕变性差,耐磨损性差,硬度低,成型和二次加工困难等缺陷,使其应用范围受到一定的限制。为了改善和克服纯PTFE的缺陷,常采用表面改性,填充改性和共混改性等手段来提高其综合性能,其中尤以填充改性最为简单、价格低、效果好而得以普遍采用。

聚醚醚酮(PEEK)是一种芳香线性高分子材料,其典型结构是一种由醚键和酮基连接苯环组成的聚合物,其简式为:-[-O-R-O-Ph-CO-Ph-]n-。

聚醚醚酮具有优良的物理性能和化学稳定性,在许多领域都有着广泛的用途,如航空航天领域、机车制造领域、电子电器领域、医疗领域以及国防军事领域。PEEK具有:(1)良好的耐高温性,其玻璃化转变温度(Tg=143℃)和熔点(Tm=334℃)较高,负载热变形温度高达316℃,长期使用温度为260℃,瞬时使用温度可达300℃。(2)突出的机械特性,其具有刚性和柔性,特别是对交变应力下的抗疲劳性非常突出,可与合金材料相媲美。(3)优良的滑动特性,适合于严格要求低摩擦系数和耐磨耗用途的场合。(4)极高的耐腐蚀性,除浓硫酸外,聚醚醚酮不溶于任何溶剂和强酸、强碱,而且耐水解,具有很高的化学稳定性。(5)阻燃性和自熄性,即使不加任何阻燃剂,就可达到UL94标准的V-0级。(6)易加工性,由于PEEK具有高温流动性好,而热分解温度又很高的特点,可采用多种加工方式:注射成型、挤出成型、模压成型、熔融纺丝及机械加工等。



技术实现要素:

本发明的首要目的在于提供一种聚醚醚酮填充的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈,该碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈具有优越的机械性能,抗疲劳性,耐高温,耐化学药品腐蚀。

本发明的另一目的在于提供上述耐高温,耐化学药品腐蚀的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈的制备方法。

一种聚醚醚酮填充的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈,其特征在于,所述阀门密封圈由如下重量份的组分制备而成:聚四氟乙烯100份、碳纳米管5-8份、苯酚8-10份、对甲基苯甲酸8-10份、膨润土1-2份、二苯砜15-30份、对苯二酚5-6份、氢氧化钠或氢氧化钾10-12份、4,4’-二氟二苯酮1-3份、二苯醚5-8份、钛酸丁酯1-3份、60-70%次氯酸钠20-25份、EDTA 20-25份、氨水40-50份、无水乙醇80-100份、硫酸钡3-5份、二硫化钼1-2份、硅烷偶联剂kh550 1-3份、氯化铵9-10份、尿素30-35份、水80-100份。

一种聚醚醚酮填充的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈,其特征在于,所述阀门密封圈由如下步骤制备而成:

(1)碳纳米管的的活化

A 碳纳米管的氧化改性

先将二硫化钼分散在60-70%次氯酸钠溶液中,再加入碳纳米管搅拌10-12h,抽滤,滤饼放入30-40份无水乙醇中超声20-30min,在50-60℃真空干燥20-30h,的到氧化改性的碳纳米管;

B 碳纳米管的活化

将EDTA和氧化改性的碳纳米管分散在氨水中,50-70℃,PH为5-7条件下超声1-3h,静置1-2h,过滤,滤饼浸入在氯化铵、尿素、30-40份水的混合液中超声1-3h,静置1-2h,过滤,50-60℃真空干燥20-30h,的到活性碳纳米管;

(2)聚苯酯修饰碳纳米管

将活性碳纳米管、苯酚、对羟基苯甲酸加入二苯醚中超声分散1-3h,在加入催化剂钛酸丁酯,70-90℃酯化8-10h,加入膨润土,超声分散0.5-1h,提高反应温度到180-200℃进行缩聚,缩聚20-30h,得到聚苯酯修饰碳纳米管。

(3)聚醚醚酮的制备

在室温条件下加入二苯砜,加热待二苯砜熔融后,通入氮气保护,控制溶液温度维持在150-270℃,然后加入对苯二酚、氢氧化钠或氢氧化钾,使体系的温度迅速升高至195℃~270℃,在氮气保护的条件下,快速搅拌反应10-30min,加入4,4’-二氟二苯酮,迅速升温至聚合反应温度280℃~300℃,在此温度下反应1-5h,用剩余的无水乙醇与剩余的水洗涤,然后烘干得到聚醚醚酮。

(4)碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈的制备

先将聚苯酯修饰碳纳米管进行球磨,球磨后聚苯酯修饰碳纳米管与聚四氟乙烯粉体、聚醚醚酮、硫酸钡混合,再将硅烷偶联剂kh550喷洒在其中,在40~100℃下干燥,将干燥的混合原料在20~60MPa冷模压成型,加压速率5-10MPa/min并保压1~30min;再将成型的产品进行烧结,冷却至室温,即获得本发明所制备的聚醚醚酮填充的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈。

所述聚四氟乙烯树脂为悬浮聚四氟乙烯树脂,其粒径分布为15~60μm;所述硫酸钡、二硫化钼、膨润土的粒径为10~50μm。

相比于其他的聚四氟乙烯阀门密封圈,本发明提供的聚醚醚酮填充的聚四氟乙烯阀门密封圈,具有机械强度高、耐高温、耐冲击、阻燃、耐酸碱、耐水解、耐磨、耐疲劳。

具体实施方式

一种聚醚醚酮填充的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈,由如下重量份的组分制备而成:聚四氟乙烯100份、碳纳米管5份、苯酚8份、对甲基苯甲酸10份、膨润土1份、二苯砜20份、对苯二酚5份、氢氧化钠或氢氧化钾10份、4,4’-二氟二苯酮2份、二苯醚8份、钛酸丁酯1份、60-70%次氯酸钠20份、EDTA 25份、氨水40份、无水乙醇80份、硫酸钡3份、二硫化钼1份、硅烷偶联剂kh550 3份、氯化铵9份、尿素30份、水100份。

一种聚醚醚酮填充的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈,由如下步骤制备而成:

(1)碳纳米管的的活化

A 碳纳米管的氧化改性

先将二硫化钼分散在60%次氯酸钠溶液中,再加入碳纳米管搅拌12h,抽滤,滤饼放入无水乙醇中超声30min,在60℃真空干燥20h,的到氧化改性的碳纳米管;

B 碳纳米管的活化

将EDTA和氧化改性的碳纳米管分散在氨水中,50℃,PH为5条件下超声1h,静置2h,过滤,滤饼浸入在氯化铵、尿素、水的混合液中超声2h,静置2h,过滤,60℃真空干燥30h,的到活性碳纳米管;

(2)聚苯酯修饰碳纳米管

将活性碳纳米管、苯酚、对羟基苯甲酸加入二苯醚中超声分散3h,在加入催化剂钛酸丁酯,90℃酯化8h,加入膨润土,超声分散1h,提高反应温度到200℃进行缩聚,缩聚20h,得到聚苯酯修饰碳纳米管。

(3)聚醚醚酮的制备

在室温条件下加入二苯砜,加热待二苯砜熔融后,通入氮气保护,控制溶液温度维持在200℃,然后加入对苯二酚、氢氧化钠或氢氧化钾,使体系的温度迅速升高至270℃,在氮气保护的条件下,快速搅拌反应30min,加入4,4’-二氟二苯酮,迅速升温至聚合反应温度300℃,在此温度下反应5h,用剩余的无水乙醇与剩余的水洗涤,然后烘干得到聚醚醚酮。

(4)碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈的制备

先将聚苯酯修饰碳纳米管进行球磨,球磨后聚苯酯修饰碳纳米管与聚四氟乙烯粉体、聚醚醚酮、硫酸钡混合,再将硅烷偶联剂kh550喷洒在其中,在100℃下干燥,将干燥的混合原料在60MPa冷模压成型,加压速率5-10MPa/min并保压30min;再将成型的产品进行烧结,冷却至室温,即获得聚醚醚酮填充的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈。

经测试:拉升强度30MPa;断裂伸长率240%;冲击强度23.5KJ/m;弯曲强度30MPa;磨耗4.1mm3(负载250N,线速度2m/s,时间3分钟)。

以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内,可不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

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