一种采用UPE和PFA共混组合材料的多层密封组合体的制作方法

本申请涉及密封材料，更具体地说，涉及一种采用upe和pfa共混组合材料的多层密封组合体。

背景技术：

1、超高分子量聚乙烯(upe)是常用的密封件材料，耐磨性、自润滑性、强度等性能都比较好，而且化学性质稳定、抗老化性能强，长期使用温度为-200～80℃，耐低温性较好，但耐高温性较差。

2、pfa塑料，是少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物，又称为可溶性聚四氟乙烯，具有聚四氟乙烯的优良性能和良好的加工性，是特种密封材料，长期使用温度为-196℃～260℃，耐高低温性能都较好。

3、在upe密封材料中加入少量的pfa塑料可以明显提高密封材料的耐高温性，提高长期使用的上限温度。但upe和pfa的相容性较差，直接共混难以达到较好的相容性，导致共混失败，无法实现提高upe密封材料耐高温性的目的。

4、现有技术中，中国发明专利cn103694417a公开了一种聚四氟乙烯和高密度聚乙烯共混增容剂，在马来酸酐接枝低密度聚乙烯相容剂hdpe-g-mah上继续接枝碳氟聚醚单体pave。

技术实现思路

1、发明人发现，上述现有技术中的相容剂应用时聚四氟乙烯是颗粒状态，相当于聚四氟乙烯是高密度聚乙烯的填料，而没有实现聚四氟乙烯和高密度聚乙烯两种材料在微观级别的共混。

2、为了实现upe和pfa塑料在微观级别的共混，本申请提供一种采用upe和pfa共混组合材料的多层密封组合体。

3、本申请采用如下的技术方案：

4、一种采用upe和pfa共混组合材料的多层密封组合体，所述多层密封组合体由金属密封圈和塑料密封圈组成，所述塑料密封圈套设于所述金属密封圈的外面；

5、所述塑料密封圈包含以下各原料组分，100份upe、1-20份pfa塑料、0.5-5份共混相容剂和0.05-2份抗氧化剂；

6、所述共混相容剂的制备方法为：按重量份数计，将原料组分100份聚乙烯、0.5-10份氟单体、0.1-5份自由基引发剂混合均匀，加入第一挤出机中，在100-200℃下挤出成型，获得所述共混相容剂；

7、所述氟单体由全氟聚醚(甲基)丙烯酸酯和全氟烷基(甲基)丙烯酸酯按重量比1:1-50组成。

8、优选的，所述塑料密封圈按以下方法制备：

9、将所述upe和部分所述抗氧化剂加入到第二挤出机中，在200-220℃下熔融；

10、将所述pfa塑料、所述共混相容剂和剩余的所述抗氧化剂加入到第三挤出机中，在320-350℃熔融，挤出到上述第二挤出机的熔融段后，所述第二挤出机挤出、成型，获得所述共混组合物。

11、更优选的，所述第二挤出机中加入upe重量0.1-5％的加工助剂。

12、再优选的，所述加工助剂选自润滑剂和耐热添加剂中的一种或几种组合。

13、优选的，所述聚乙烯为低密度聚乙烯或高密度聚乙烯，190℃、2.16kg负载条件下的熔融指数为1-15g/min。

14、优选的，所述自由基引发剂选自过氧化物，半衰期为1小时的温度范围为90-150℃。

15、优选的，所述全氟聚醚(甲基)丙烯酸酯的结构通式为c3f7[cf(cf3)cf2o]nocf2(cf3)ch2ococ(r1)＝ch2，其中，r1选自h或c1-c4的烷基，n＝0-15。

16、优选的，所述全氟烷基(甲基)丙烯酸酯的结构通式为cf3(cf2)mch2ch2ococ(r2)＝ch2，其中，r2选自h或c1-c4的烷基，m＝2-20。

17、优选的，所述原料组分中还包含1-5份矿物油。

18、综上所述，本申请具有以下有益效果：

19、1、本申请采用由全氟聚醚(甲基)丙烯酸酯和全氟烷基(甲基)丙烯酸酯组成的氟单体作为聚乙烯的接枝改性剂，通过熔融挤出，实现对聚乙烯的接枝，获得的共混相容剂为聚乙烯接枝聚全氟聚醚(甲基)丙烯酸酯和聚全氟烷基(甲基)丙烯酸酯，其中聚乙烯与upe的相容性好，聚全氟聚醚(甲基)丙烯酸酯和聚全氟烷基(甲基)丙烯酸酯与pfa塑料的相容性好，实现upe与pfa塑料的相容共混。

20、2、本申请的聚乙烯接枝聚全氟聚醚(甲基)丙烯酸酯和聚全氟烷基(甲基)丙烯酸酯，其中全氟烷基链段与pfa塑料中的四氟乙烯链段的相容性好、全氟聚醚链段与pfa塑料中的全氟丙基全氟乙烯基醚链段的相容性好，因此能实现upe和pfa塑料的良好共混。

21、3、发明人发现，在制备共混相容剂中加入一定量的矿物油有助于提高共混相容剂的效果，尤其是氟单体在常温下为固体时，可能是由于加入的矿物油提高了氟单体以及自由基引发剂在聚乙烯表面的分散均匀性，有助于引发剂分解成自由基后的分布均匀性，进而提高了氟单体在聚乙烯上的接枝率。

22、4、pfa塑料和upe的熔融挤出的加工温度差别较大。发明人发现，本发明的共混相容剂对pfa塑料和upe都具有塑化功能，可以降低两者加工成型时的温度。先将pfa塑料和共混相容剂进行熔融挤出，在低于pfa塑料常规的熔融挤出温度下进行加工，并且加入抗氧化剂，可以降低共混相容剂中聚乙烯的降解。将熔融的混合物直接以熔融状态定量的加入到熔融的upe中进行混合、挤出成型，可以实现upe和混合物的共同熔融，实现微观层级的共混，即使冷却后仍然具有较好的相容性。

技术特征：

1.一种采用upe和pfa共混组合材料的多层密封组合体，其特征在于：所述多层密封组合体由金属密封圈和塑料密封圈组成，所述塑料密封圈套设于所述金属密封圈的外面；

2.根据权利要求1所述的采用upe和pfa共混组合材料的多层密封组合体，其特征在于：所述塑料密封圈按以下方法制备：

3.根据权利要求2所述的采用upe和pfa共混组合材料的多层密封组合体，其特征在于：所述第二挤出机中加入upe重量0.1-5%的加工助剂。

4.根据权利要求3所述的采用upe和pfa共混组合材料的多层密封组合体，其特征在于：所述加工助剂选自润滑剂和耐热添加剂中的一种或几种组合。

5.根据权利要求1所述的采用upe和pfa共混组合材料的多层密封组合体，其特征在于：所述聚乙烯为低密度聚乙烯或高密度聚乙烯，190℃、2.16kg负载条件下的熔融指数为1-15g/min。

6.根据权利要求1所述的采用upe和pfa共混组合材料的多层密封组合体，其特征在于：所述自由基引发剂选自过氧化物，半衰期为1小时的温度范围为90-150℃。

7.根据权利要求1所述的采用upe和pfa共混组合材料的多层密封组合体，其特征在于：所述全氟聚醚(甲基)丙烯酸酯的结构通式为c3f7[cf(cf3)cf2o]nocf2(cf3)ch2ococ(r1)=ch2，其中，r1选自h或c1-c4的烷基，n=0-15。

8.根据权利要求1所述的采用upe和pfa共混组合材料的多层密封组合体，其特征在于：所述全氟烷基(甲基)丙烯酸酯的结构通式为cf3(cf2)mch2ch2ococ(r2)=ch2，其中，r2选自h或c1-c4的烷基，m=2-20。

9.根据权利要求1所述的采用upe和pfa共混组合材料的多层密封组合体，其特征在于：所述原料组分中还包含1-5份矿物油。

技术总结
本申请涉及密封材料技术领域，具体提供一种采用UPE和PFA共混组合材料的多层密封组合体。本申请采用由全氟聚醚(甲基)丙烯酸酯和全氟烷基(甲基)丙烯酸酯按重量比1:1‑50组成的氟单体对聚乙烯进行改性，获得的共混相容剂加入到UPE和PFA塑料的共混物中能够实现UPE和PFA塑料的良好相容，可以制备获得多层密封组合体，利用PFA的耐高温性提高了UPE的耐高温性，拓宽了UPE作为密封材料的工作温度范围。

技术研发人员：赵敏颖,董惠刚,林跃钦,吕文殿
受保护的技术使用者：凯氟隆（厦门）密封件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13