本发明涉及密封件材料这一
技术领域：
，特别涉及到聚四氟乙烯包覆橡胶密封件的制备方法。
背景技术：
：聚四氟乙烯简称ptfe,它是由单体四氟乙烯经自由基聚合得到的全氟化聚合物,其结构式为。它是1938年由美国人r.plunkett发明。它的分子结构中,碳原子周围被4个氟原子包围,由于氟原子的共价半径(0.064nm)大于氢原子的半径(0.028nm),氟原子排列起来可以把碳链包围住,又由于氟原子互相排斥,使整个大分子链不像碳氢分子链一样呈锯齿形,而是呈螺旋结构,类似于人类的dna螺旋,该螺旋构象正好包围在ptfe易受化学侵袭的碳链骨架外,形成了一个紧密的完全“氟代”的保护层,使ptfe主链不受外界任何试剂的侵袭,使ptfe具有其他材料无法比拟的耐溶剂性、化学稳定性以及低的内聚能密度。该螺旋结构决定了ptfe的耐化学性能。聚四氟乙烯是一种具有优异的耐化学性且耐高低温的碳氟化学物,即使暴露在空气中也不会变质,可在零下200～250℃范围内长期使用。由于分子结构中含有氟原子吸电子团影响,ptfe表现出高度的化学稳定性,几乎耐一切酸碱等化学物质的侵入,突出的不粘性,异常的润滑性以及优异的电绝缘性能,耐老化性和抗辐射性,极小的吸水率等特点被称为“塑料王”。广泛地应用于航空航天、石油化工、机械、电子、电器、建筑、纺织等诸多领域。本发明致力于研究改进聚四氟乙烯包覆橡胶的密封件材料，不仅提高了复合材料的密闭性能，同时材料的耐老化性能、韧度指数、摩擦性能均有不同程度份提高。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提供聚四氟乙烯包覆橡胶密封件的制备方法，该工艺通过利用钠-萘-四氢呋喃改性处理液对聚四氟乙烯进行活化改性，同时添加丁苯胶、乙炔黑、醋酸纤维、4-甲基-6-叔丁基苯酚、4，4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷混合物进行改性辊炼、高温高压反应、模胚浸泡固化、高温高压烧结、脱模硫化、烧结定型、常温静置、车床加工等一系列操作后得到密封件成品。制备而成的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件，其耐老化、韧度高、摩擦系数低、密闭性能好，具有较好的应用前景。同时还公开了由该制备工艺制得的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件在机械、化工、航空领域的机械密封制品中的应用。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：聚四氟乙烯包覆橡胶密封件的制备方法，包括以下步骤：(1)将钠、萘、四氢呋喃按照一定的纯度配比充分搅拌，混合均匀，至于锥形瓶中，锥形瓶置于干燥回流搅拌反应装置中进行反应，充入氩气保护反应进行，反应时间为30分钟，得到改性处理液，选用无水氯化钙和浓硫酸作为干燥剂；(2)将步骤(1)得到的改性处理液15-25ml同聚四氟乙烯10-15份、丁苯胶4-8份、乙炔黑1-4份、醋酸纤维2-3份、4-甲基-6-叔丁基苯酚2-4份、4，4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)1-4份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷1-3份混合，加入双辊开炼机中，搅拌加热至360-420℃，搅拌速度为1000-1200转/分钟，反应30-40分钟以后，再次注入聚四氟乙烯4-8份，缓慢降温至85-100℃，混合物过筛分选，得到过筛产物；(3)将步骤(2)的过筛产物注入适当的密封件模具中，压制密封件型胚，密封件型胚浸没在4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合液中进行固化反应，反应时间1-2h；(4)将步骤(3)的密封件固化型胚放入高压高温烧结炉中进行模压反应，反应炉设置温度为550-600℃，压强为85mpa,缓慢加压，保持高压高温反应20-40分钟后关闭温和压强，进行自然降温和降压直至与外界环境一致；(5)将步骤(4)的密封件烧结件放在惰性气体反应炉中加热至65-70℃，保温时间15-20分钟，向烧结件喷洒7.5％的碳酸氢二钠溶液，进行脱模具工序，得到密封件中间品；(6)将步骤(5)的密封件中间品在平板硫化机上进行硫化，得到硫化复合材料，其中硫化的条件为：165℃，20mpa,25sec；(7)将步骤(6)的密封件硫化复合材料放入高温烧结炉内，在循环热风、自由状态下烧结，升温速度为1.5℃/min，均匀升温至660-720℃，保温1h，然后继续升温至760-800℃，保温2-3h，反应完全后降温至450℃，保温1-2h，降温速率设置为5℃/min，继续降温至185℃后自然降温至60℃以下，烧结完成得到密封件成品材料；(8)将步骤(7)得到的密封件成品材料在室温放置24-48h后，可在室温条件下，按照需要的尺寸在专业的车床上加工制成成品即可。优选地，所述步骤(1)中钠、萘、四氢呋喃的纯度配比为3：2：7。优选地，所述步骤(2)中的缓慢降温速率为3℃/min。优选地，所述步骤(2)中的过筛孔径为5μm。优选地，所述步骤(3)中4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合比例为5:3。优选地，所述步骤(4)中加压速率为10mm/min。优选地，所述步骤(5)中惰性气体为氮气。本发明还提供了由上述制备工艺得到的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件在机械、化工、航空领域的机械密封制品中的应用。本发明与现有技术相比，其有益效果为：(1)本发明的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件的制备方法通过利用钠-萘-四氢呋喃改性处理液对聚四氟乙烯进行活化改性，同时添加丁苯胶、乙炔黑、醋酸纤维、4-甲基-6-叔丁基苯酚、4，4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷混合物进行改性辊炼、高温高压反应、模胚浸泡固化、高温高压烧结、脱模硫化、烧结定型、常温静置、车床加工等一系列操作后得到密封件成品。制备而成的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件，其耐老化、韧度高、摩擦系数低、密闭性能好，具有较好的应用前景。(2)本发明的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。具体实施方式下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。实施例1(1)将钠、萘、四氢呋喃按照一定的纯度配比充分搅拌，混合均匀，至于锥形瓶中，锥形瓶置于干燥回流搅拌反应装置中进行反应，充入氩气保护反应进行，反应时间为30分钟，得到改性处理液，选用无水氯化钙和浓硫酸作为干燥剂，钠、萘、四氢呋喃的纯度配比为3：2：7；(2)将步骤(1)得到的改性处理液15ml同聚四氟乙烯10份、丁苯胶4份、乙炔黑1份、醋酸纤维2份、4-甲基-6-叔丁基苯酚2份、4，4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)1份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷1份混合，加入双辊开炼机中，搅拌加热至360℃，搅拌速度为1000转/分钟，反应30分钟以后，再次注入聚四氟乙烯4份，缓慢降温至85℃，缓慢降温速率为3℃/min，混合物过筛分选，过筛孔径为5μm，得到过筛产物；(3)将步骤(2)的过筛产物注入适当的密封件模具中，压制密封件型胚，密封件型胚浸没在4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合液中进行固化反应，反应时间1h，4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合比例为5:3；(4)将步骤(3)的密封件固化型胚放入高压高温烧结炉中进行模压反应，反应炉设置温度为550℃，压强为85mpa,缓慢加压，加压速率为10mm/min，保持高压高温反应20分钟后关闭温和压强，进行自然降温和降压直至与外界环境一致；(5)将步骤(4)的密封件烧结件放在氮气反应炉中加热至65℃，保温时间15分钟，向烧结件喷洒7.5％的碳酸氢二钠溶液，进行脱模具工序，得到密封件中间品；(6)将步骤(5)的密封件中间品在平板硫化机上进行硫化，得到硫化复合材料，其中硫化的条件为：165℃，20mpa,25sec；(7)将步骤(6)的密封件硫化复合材料放入高温烧结炉内，在循环热风、自由状态下烧结，升温速度为1.5℃/min，均匀升温至660℃，保温1h，然后继续升温至760℃，保温2h，反应完全后降温至450℃，保温1h，降温速率设置为5℃/min，继续降温至185℃后自然降温至60℃以下，烧结完成得到密封件成品材料；(8)将步骤(7)得到的密封件成品材料在室温放置24h后，可在室温条件下，按照需要的尺寸在专业的车床上加工制成成品即可。制得的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件的性能测试结果如表1所示。实施例2(1)将钠、萘、四氢呋喃按照一定的纯度配比充分搅拌，混合均匀，至于锥形瓶中，锥形瓶置于干燥回流搅拌反应装置中进行反应，充入氩气保护反应进行，反应时间为30分钟，得到改性处理液，选用无水氯化钙和浓硫酸作为干燥剂，钠、萘、四氢呋喃的纯度配比为3：2：7；(2)将步骤(1)得到的改性处理液18ml同聚四氟乙烯12份、丁苯胶5份、乙炔黑2份、醋酸纤维2份、4-甲基-6-叔丁基苯酚3份、4，4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)2份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷2份混合，加入双辊开炼机中，搅拌加热至380℃，搅拌速度为1100转/分钟，反应34分钟以后，再次注入聚四氟乙烯5份，缓慢降温至90℃，缓慢降温速率为3℃/min，混合物过筛分选，过筛孔径为5μm，得到过筛产物；(3)将步骤(2)的过筛产物注入适当的密封件模具中，压制密封件型胚，密封件型胚浸没在4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合液中进行固化反应，反应时间1.2h，4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合比例为5:3；(4)将步骤(3)的密封件固化型胚放入高压高温烧结炉中进行模压反应，反应炉设置温度为570℃，压强为85mpa,缓慢加压，加压速率为10mm/min，保持高压高温反应25分钟后关闭温和压强，进行自然降温和降压直至与外界环境一致；(5)将步骤(4)的密封件烧结件放在氮气反应炉中加热至67℃，保温时间17分钟，向烧结件喷洒7.5％的碳酸氢二钠溶液，进行脱模具工序，得到密封件中间品；(6)将步骤(5)的密封件中间品在平板硫化机上进行硫化，得到硫化复合材料，其中硫化的条件为：165℃，20mpa,25sec；(7)将步骤(6)的密封件硫化复合材料放入高温烧结炉内，在循环热风、自由状态下烧结，升温速度为1.5℃/min，均匀升温至680℃，保温1h，然后继续升温至780℃，保温2.3h，反应完全后降温至450℃，保温1.2h，降温速率设置为5℃/min，继续降温至185℃后自然降温至60℃以下，烧结完成得到密封件成品材料；(8)将步骤(7)得到的密封件成品材料在室温放置36h后，可在室温条件下，按照需要的尺寸在专业的车床上加工制成成品即可。制得的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件的性能测试结果如表1所示。实施例3(1)将钠、萘、四氢呋喃按照一定的纯度配比充分搅拌，混合均匀，至于锥形瓶中，锥形瓶置于干燥回流搅拌反应装置中进行反应，充入氩气保护反应进行，反应时间为30分钟，得到改性处理液，选用无水氯化钙和浓硫酸作为干燥剂，钠、萘、四氢呋喃的纯度配比为3：2：7；(2)将步骤(1)得到的改性处理液22ml同聚四氟乙烯14份、丁苯胶7份、乙炔黑3份、醋酸纤维3份、4-甲基-6-叔丁基苯酚3份、4，4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)3份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷2份混合，加入双辊开炼机中，搅拌加热至400℃，搅拌速度为1100转/分钟，反应38分钟以后，再次注入聚四氟乙烯7份，缓慢降温至95℃，缓慢降温速率为3℃/min，混合物过筛分选，过筛孔径为5μm，得到过筛产物；(3)将步骤(2)的过筛产物注入适当的密封件模具中，压制密封件型胚，密封件型胚浸没在4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合液中进行固化反应，反应时间1.6h，4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合比例为5:3；(4)将步骤(3)的密封件固化型胚放入高压高温烧结炉中进行模压反应，反应炉设置温度为590℃，压强为85mpa,缓慢加压，加压速率为10mm/min，保持高压高温反应35分钟后关闭温和压强，进行自然降温和降压直至与外界环境一致；(5)将步骤(4)的密封件烧结件放在氮气反应炉中加热至69℃，保温时间19分钟，向烧结件喷洒7.5％的碳酸氢二钠溶液，进行脱模具工序，得到密封件中间品；(6)将步骤(5)的密封件中间品在平板硫化机上进行硫化，得到硫化复合材料，其中硫化的条件为：165℃，20mpa,25sec；(7)将步骤(6)的密封件硫化复合材料放入高温烧结炉内，在循环热风、自由状态下烧结，升温速度为1.5℃/min，均匀升温至700℃，保温1h，然后继续升温至790℃，保温2.8h，反应完全后降温至450℃，保温1.6h，降温速率设置为5℃/min，继续降温至185℃后自然降温至60℃以下，烧结完成得到密封件成品材料；(8)将步骤(7)得到的密封件成品材料在室温放置40h后，可在室温条件下，按照需要的尺寸在专业的车床上加工制成成品即可。制得的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件的性能测试结果如表1所示。实施例4(1)将钠、萘、四氢呋喃按照一定的纯度配比充分搅拌，混合均匀，至于锥形瓶中，锥形瓶置于干燥回流搅拌反应装置中进行反应，充入氩气保护反应进行，反应时间为30分钟，得到改性处理液，选用无水氯化钙和浓硫酸作为干燥剂，钠、萘、四氢呋喃的纯度配比为3：2：7；(2)将步骤(1)得到的改性处理液25ml同聚四氟乙烯15份、丁苯胶8份、乙炔黑4份、醋酸纤维3份、4-甲基-6-叔丁基苯酚4份、4，4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)4份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷3份混合，加入双辊开炼机中，搅拌加热至420℃，搅拌速度为1200转/分钟，反应40分钟以后，再次注入聚四氟乙烯8份，缓慢降温至100℃，缓慢降温速率为3℃/min，混合物过筛分选，过筛孔径为5μm，得到过筛产物；(3)将步骤(2)的过筛产物注入适当的密封件模具中，压制密封件型胚，密封件型胚浸没在4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合液中进行固化反应，反应时间2h，4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合比例为5:3；(4)将步骤(3)的密封件固化型胚放入高压高温烧结炉中进行模压反应，反应炉设置温度为600℃，压强为85mpa,缓慢加压，加压速率为10mm/min，保持高压高温反应40分钟后关闭温和压强，进行自然降温和降压直至与外界环境一致；(5)将步骤(4)的密封件烧结件放在氮气反应炉中加热至70℃，保温时间20分钟，向烧结件喷洒7.5％的碳酸氢二钠溶液，进行脱模具工序，得到密封件中间品；(6)将步骤(5)的密封件中间品在平板硫化机上进行硫化，得到硫化复合材料，其中硫化的条件为：165℃，20mpa,25sec；(7)将步骤(6)的密封件硫化复合材料放入高温烧结炉内，在循环热风、自由状态下烧结，升温速度为1.5℃/min，均匀升温至720℃，保温1h，然后继续升温至800℃，保温3h，反应完全后降温至450℃，保温2h，降温速率设置为5℃/min，继续降温至185℃后自然降温至60℃以下，烧结完成得到密封件成品材料；(8)将步骤(7)得到的密封件成品材料在室温放置48h后，可在室温条件下，按照需要的尺寸在专业的车床上加工制成成品即可。制得的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件的性能测试结果如表1所示。对比例1(1)将钠、萘、四氢呋喃按照一定的纯度配比充分搅拌，混合均匀，至于锥形瓶中，锥形瓶置于干燥回流搅拌反应装置中进行反应，充入氩气保护反应进行，反应时间为30分钟，得到改性处理液，选用无水氯化钙和浓硫酸作为干燥剂，钠、萘、四氢呋喃的纯度配比为3：2：7；(2)将步骤(1)得到的改性处理液15ml同聚四氟乙烯10份、丁苯胶4份、4-甲基-6-叔丁基苯酚2份、4，4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)1份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷1份混合，加入双辊开炼机中，搅拌加热至360℃，搅拌速度为1000转/分钟，反应30分钟以后，再次注入聚四氟乙烯4份，缓慢降温至85℃，缓慢降温速率为3℃/min，混合物过筛分选，过筛孔径为5μm，得到过筛产物；(3)将步骤(2)的过筛产物注入适当的密封件模具中，压制密封件型胚，密封件型胚浸没在4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合液中进行固化反应，反应时间1h，4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合比例为5:3；(4)将步骤(3)的密封件固化型胚放入高压高温烧结炉中进行模压反应，反应炉设置温度为550℃，压强为85mpa,缓慢加压，加压速率为10mm/min，保持高压高温反应20分钟后关闭温和压强，进行自然降温和降压直至与外界环境一致；(5)将步骤(4)的密封件烧结件放在氮气反应炉中加热至65℃，保温时间15分钟，向烧结件喷洒7.5％的碳酸氢二钠溶液，进行脱模具工序，得到密封件中间品；(6)将步骤(5)的密封件中间品在平板硫化机上进行硫化，得到硫化复合材料，其中硫化的条件为：165℃，20mpa,25sec；(7)将步骤(6)的密封件硫化复合材料放入高温烧结炉内，在循环热风、自由状态下烧结，升温速度为1.5℃/min，均匀升温至660℃，保温1h，然后继续升温至760℃，保温2h，反应完全后降温至450℃，保温1h，降温速率设置为5℃/min，继续降温至185℃后自然降温至60℃以下，烧结完成得到密封件成品材料；(8)将步骤(7)得到的密封件成品材料在室温放置24h后，可在室温条件下，按照需要的尺寸在专业的车床上加工制成成品即可。制得的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件的性能测试结果如表1所示。对比例2(1)将钠、萘、四氢呋喃按照一定的纯度配比充分搅拌，混合均匀，至于锥形瓶中，锥形瓶置于干燥回流搅拌反应装置中进行反应，充入氩气保护反应进行，反应时间为30分钟，得到改性处理液，选用无水氯化钙和浓硫酸作为干燥剂，钠、萘、四氢呋喃的纯度配比为3：2：7；(2)将步骤(1)得到的改性处理液25ml同聚四氟乙烯15份、丁苯胶8份、乙炔黑4份、醋酸纤维3份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷3份混合，加入双辊开炼机中，搅拌加热至420℃，搅拌速度为1200转/分钟，反应40分钟以后，再次注入聚四氟乙烯8份，缓慢降温至100℃，缓慢降温速率为3℃/min，混合物过筛分选，过筛孔径为5μm，得到过筛产物；(3)将步骤(2)的过筛产物注入适当的密封件模具中，压制密封件型胚，密封件型胚浸没在4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合液中进行固化反应，反应时间2h，4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合比例为5:3；(4)将步骤(3)的密封件固化型胚放入高压高温烧结炉中进行模压反应，反应炉设置温度为600℃，压强为85mpa,缓慢加压，加压速率为10mm/min，保持高压高温反应40分钟后关闭温和压强，进行自然降温和降压直至与外界环境一致；(5)将步骤(4)的密封件烧结件放在氮气反应炉中加热至70℃，保温时间20分钟，向烧结件喷洒7.5％的碳酸氢二钠溶液，进行脱模具工序，得到密封件中间品；(6)将步骤(5)的密封件中间品在平板硫化机上进行硫化，得到硫化复合材料，其中硫化的条件为：165℃，20mpa,25sec；(7)将步骤(6)的密封件硫化复合材料放入高温烧结炉内，在循环热风、自由状态下烧结，升温速度为1.5℃/min，均匀升温至720℃，保温1h，然后继续升温至800℃，保温3h，反应完全后降温至450℃，保温2h，降温速率设置为5℃/min，继续降温至185℃后自然降温至60℃以下，烧结完成得到密封件成品材料；(8)将步骤(7)得到的密封件成品材料在室温放置48h后，可在室温条件下，按照需要的尺寸在专业的车床上加工制成成品即可。制得的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件的性能测试结果如表1所示。将实施例1-4和对比例1-2的制得的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件分别进行断裂伸长率、冲击强度、摩擦系数这几项性能测试。表1断裂伸长率％冲击强度kj/m2摩擦系数实施例1203.2199.4130.177实施例2204.3529.2620.180实施例3205.3829.0190.183实施例4202.1899.1410.181对比例1136.4755.1710.276对比例2166.9637.1610.262本发明的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件的制备方法通过利用钠-萘-四氢呋喃改性处理液对聚四氟乙烯进行活化改性，同时添加丁苯胶、乙炔黑、醋酸纤维、4-甲基-6-叔丁基苯酚、4，4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷混合物进行改性辊炼、高温高压反应、模胚浸泡固化、高温高压烧结、脱模硫化、烧结定型、常温静置、车床加工等一系列操作后得到密封件成品。制备而成的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件，其耐老化、韧度高、摩擦系数低、密闭性能好，具有较好的应用前景。本发明的聚四氟乙烯包覆橡胶密封件原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12