一种钢衬聚四氟乙烯密封体的制作方法

本实用新型属于聚四氟乙烯制品技术领域，特别涉及一种钢衬聚四氟乙烯密封体。

背景技术：

聚四氟乙烯，中文别名铁氟龙、特氟龙，它是由聚四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有一系列优良的使用性能：1.耐高温，在长期使用温度为-100℃-260℃时仍柔软；2.能耐王水和一切有机溶剂；3.塑料中最佳的老化寿命；4.具有塑料中最小的摩擦系数；5.具有固体材料中最小的表面张力而不粘附任何物质；6.无毒害；7.优异的绝缘材料；8.比冰还要光滑。有密封性、高润滑不粘性，允许骤冷骤热或冷热交替操作，已被广泛地应用作为密封材料、填充材料、工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板等。本实用新型装置生产的改性聚四氟乙烯管材主要用于生产密封件，对密封件的基本要求是密封性好、安全可靠、寿命长、结构紧凑、制造维修方便、成本低廉，对制作密封件的密封材料的要求是：材料致密性好，有适当的机械强度和硬度，压缩性和回弹性好，高温下不软化，低温下不硬化，抗腐蚀性能好，摩擦系数小，耐磨性好。

另外，为了保证聚四氟乙烯的硬度，通常会在聚四氟乙烯外包覆一层金属外壳。但是，聚四氟乙烯与钢的膨胀系数差很多，聚四氟乙烯的膨胀系数在20-250℃的平均值为169.5*10^-6/℃，钢的平均值仅为12.8*10^-6/℃，两者之间相差13倍。同时，对聚四氟乙烯进行实验（孔径50mm，2.5mm厚，长1000mm），其20-80℃的平均热胀量为1%，140℃为2%，200℃为3%，250℃为4%，从上述数据可以看出聚四氟乙烯对温度还是比较敏感的。由于聚四氟乙烯与钢的膨胀系数相差较大，可能会导致其组合制品损坏，达不到设计要求。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种钢衬聚四氟乙烯密封体，该密封体通过多种手段避免了聚四氟乙烯与金属的热膨胀系数差异，保证其不会在高温下或者急速降温下损坏；同时提高了其耐负压能力。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种钢衬聚四氟乙烯密封体，包括金属外壳8和设于金属外壳8内侧面的聚四氟乙烯内衬层；所述聚四氟乙烯内衬层包括由内至外依次设置的聚四氟乙烯内层1、金属网格层2、聚四氟乙烯外层3、金属丝缠绕层4和聚四氟乙烯薄膜层5，所述聚四氟乙烯外层3填充有玻璃纤维，所述金属网格层2由包覆在聚四氟乙烯内层1外的编织金属网构成，所述金属丝缠绕层4由螺旋缠绕在聚四氟乙烯外层3外的金属丝构成，所述聚四氟乙烯薄膜层5的厚度为0.5-1.5mm且其由缠绕在金属丝缠绕层4外的聚四氟乙烯带构成，所述聚四氟乙烯薄膜层5的外表面为与金属丝缠绕层4对应的螺旋状凸起结构且其通过化学腐蚀构成表面粗糙的化学腐蚀层6，所述化学腐蚀层6与金属外壳8之间填充有粘接剂构成粘接层7。

其中，本实用新型实施例中的聚四氟乙烯内层1的厚度为聚四氟乙烯外层3的厚度的1.0-1.4倍。

具体地，本实用新型实施例中的聚四氟乙烯内层1和聚四氟乙烯外层3均由0.1-0.3mm厚的聚四氟乙烯薄膜多层包扎后加热固化而成。

具体地，本实用新型实施例中的编织金属网由直径为0.1-1.0mm的钢丝编织而成，其网眼孔径为20-80目。

具体地，本实用新型实施例中的金属丝缠绕层4由直径为0.1-0.8mm的钢丝螺旋缠绕而成。

具体地，本实用新型实施例中的聚四氟乙烯薄膜层5由0.05mm-0.15mm厚的聚四氟乙烯带来回交叉缠绕而成。

优选地，本实用新型实施例中的金属外壳8的内表面设有多个凹孔。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型实施例提供了一种钢衬聚四氟乙烯密封体，该密封体通过多种方式避免聚四氟乙烯与金属的膨胀系数差异。具体地，通过在聚四氟乙烯外层填充玻璃纤维可降低其热膨胀系数，金属网格层可以使热应力分散，不会重叠，保证内衬层不会因为膨胀系数的差异导致鼓包、内瘪或者拉裂等问题，而金属丝缠绕层能提高内衬的耐压性能，对于孔径为100mm的管道，在20℃条件下，现有的耐负压为0.05MPa，而本实施例的耐负压为0.095 MPa；在80℃条件下，现有的耐负压为0.04MPa，而本实施例的耐负压为0.08MPa。聚四氟乙烯薄膜层的表面为螺旋状凸起结构通过与金属外壳之间填充粘接剂将聚四氟乙烯内衬层与金属外壳紧密粘结在一起形成了与衬里外壁波纹相咬合的螺旋形波纹。这种结构，类似于螺母与螺栓的结合。它一方面能使聚四氟乙烯衬里的热胀冷缩得到有效的限制和补偿；另一方面，利用钢丝的刚度明显地提高聚四氟乙烯衬里耐负压的能力。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的钢衬聚四氟乙烯密封体的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的聚四氟乙烯内层与金属网格层组合的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的聚四氟乙烯外层与金属丝缠绕层组合的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的聚四氟乙烯薄膜层的结构示意图。

图中：1聚四氟乙烯内层、2金属网格层、3聚四氟乙烯外层、4金属丝缠绕层、5聚四氟乙烯薄膜层、6化学腐蚀层、7粘接层、8金属外壳。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

参见图1-4，本实用新型实施例提供了一种钢衬聚四氟乙烯密封体，该密封体可以是管路、密封罐、密封环和密封接头等。该钢衬聚四氟乙烯密封体包括金属外壳8和设于金属外壳8内侧面的聚四氟乙烯内衬层。前述结构与现有的技术基本相同，不同之处在于：本实施例中的聚四氟乙烯内衬层包括由内至外依次设置的聚四氟乙烯内层1、金属网格层2、聚四氟乙烯外层3、金属丝缠绕层4和聚四氟乙烯薄膜层5等。其中，聚四氟乙烯外层3填充有玻璃纤维，填充量为5-20wt%；金属网格层2由包覆在聚四氟乙烯内层1外的编织金属网构成；金属丝缠绕层4由螺旋缠绕在聚四氟乙烯外层3外的金属丝构成，构成类似弹簧结构。聚四氟乙烯薄膜层5的厚度较薄使其外表面形成波纹凸起结构，具体为0.5-1.5mm；同时其由缠绕在金属丝缠绕层4外的聚四氟乙烯带(薄带)构成。进一步地，聚四氟乙烯薄膜层5的外表面为与金属丝缠绕层4对应的螺旋状凸起结构且其外表面通过化学腐蚀构成表面粗糙的化学腐蚀层6。具体地，其处理方法为：金属钠加入到四氢呋喃与萘的溶液中，其中金属钠的质量分数控制在3%-5%，在室温下搅拌约2h，直至溶液颜色呈现深褐色或黑色即可；将待处理的聚四氟乙烯工件浸入到该溶液中约5-10min，取出再用丙酮溶液浸泡3-5 min。化学腐蚀层6与金属外壳8之间填充有粘接剂构成粘接层7，粘接剂具体可以为环氧树脂、有机硅或聚氨酯等，填充后于24-30℃下静置24h后即可粘接牢靠。

其中，本实用新型实施例中的聚四氟乙烯内层1的厚度为聚四氟乙烯外层3的厚度的1.0-1.4倍。

具体地，本实用新型实施例中的聚四氟乙烯内层1（通过模具）和聚四氟乙烯外层3均由0.1-0.3mm厚的聚四氟乙烯薄膜多层包扎后加热固化而成。

具体地，参见图2，本实用新型实施例中的编织金属网由直径为0.1-1.0mm的钢丝编织而成，其网眼孔径为20-80目；优选地，网眼为菱形。

具体地，参见图3，本实用新型实施例中的金属丝缠绕层4由直径为0.1-0.8mm的钢丝螺旋缠绕而成，相邻圈钢丝的距离为0.5-5cm。

具体地，本实用新型实施例中的聚四氟乙烯薄膜层5由0.05mm-0.15mm厚的聚四氟乙烯带来回交叉缠绕而成。

优选地，本实用新型实施例中的金属外壳8的内表面设有多个凹孔用于吸收聚四氟乙烯内衬层的膨胀量。

本实用新型实施例提供了一种钢衬聚四氟乙烯密封体，该密封体通过多种方式避免聚四氟乙烯与金属的膨胀系数差异。具体地，通过在聚四氟乙烯外层填充玻璃纤维可降低其热膨胀系数，金属网格层可以使热应力分散，不会重叠，保证内衬层不会因为膨胀系数的差异导致鼓包、内瘪或者拉裂等问题，而金属丝缠绕层能提高内衬的耐压性能，对于孔径为100mm的管道，在20℃条件下，现有的耐负压为0.05MPa，而本实施例的耐负压为0.095 MPa；在80℃条件下，现有的耐负压为0.04MPa，而本实施例的耐负压为0.08MPa。聚四氟乙烯薄膜层的表面为螺旋状凸起结构通过与金属外壳之间填充粘接剂将聚四氟乙烯内衬层与金属外壳紧密粘结在一起形成了与衬里外壁波纹相咬合的螺旋形波纹。这种结构，类似于螺母与螺栓的结合。它一方面能使聚四氟乙烯衬里的热胀冷缩得到有效的限制和补偿；另一方面，利用钢丝的刚度明显地提高聚四氟乙烯衬里耐负压的能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。