本發(fā)明屬于閥門密封圈領(lǐng)域，具體涉及一種聚醚醚酮填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚四氟乙烯（PTFE）以其高度的化學(xué)穩(wěn)定性，極強(qiáng)的耐高、低溫性能，突出的不粘性，良好的潤滑性，優(yōu)異的電絕緣性、耐老化性，極小的吸水性等，使其在航空航天、石油化工、機(jī)械工業(yè)、電子電器、食品工業(yè)、紡織等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用．但也因其存在機(jī)械性能較差，線膨脹系數(shù)大，耐蠕變性差，耐磨損性差，硬度低，成型和二次加工困難等缺陷，使其應(yīng)用范圍受到一定的限制。為了改善和克服純PTFE的缺陷，常采用表面改性，填充改性和共混改性等手段來提高其綜合性能，其中尤以填充改性最為簡單、價(jià)格低、效果好而得以普遍采用。
聚醚醚酮(PEEK)是一種芳香線性高分子材料，其典型結(jié)構(gòu)是一種由醚鍵和酮基連接苯環(huán)組成的聚合物，其簡式為：-[-O-R-O-Ph-CO-Ph-]n-。
聚醚醚酮具有優(yōu)良的物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性，在許多領(lǐng)域都有著廣泛的用途，如航空航天領(lǐng)域、機(jī)車制造領(lǐng)域、電子電器領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域以及國防軍事領(lǐng)域。PEEK具有：(1)良好的耐高溫性，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg＝143℃)和熔點(diǎn)(Tm＝334℃)較高，負(fù)載熱變形溫度高達(dá)316℃，長期使用溫度為260℃，瞬時(shí)使用溫度可達(dá)300℃。(2)突出的機(jī)械特性，其具有剛性和柔性，特別是對(duì)交變應(yīng)力下的抗疲勞性非常突出，可與合金材料相媲美。(3)優(yōu)良的滑動(dòng)特性，適合于嚴(yán)格要求低摩擦系數(shù)和耐磨耗用途的場合。(4)極高的耐腐蝕性，除濃硫酸外，聚醚醚酮不溶于任何溶劑和強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，而且耐水解，具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性。(5)阻燃性和自熄性，即使不加任何阻燃劑，就可達(dá)到UL94標(biāo)準(zhǔn)的V-0級(jí)。(6)易加工性，由于PEEK具有高溫流動(dòng)性好，而熱分解溫度又很高的特點(diǎn)，可采用多種加工方式：注射成型、擠出成型、模壓成型、熔融紡絲及機(jī)械加工等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的首要目的在于提供一種聚醚醚酮填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，該碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈具有優(yōu)越的機(jī)械性能，抗疲勞性，耐高溫，耐化學(xué)藥品腐蝕。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述耐高溫，耐化學(xué)藥品腐蝕的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈的制備方法。
一種聚醚醚酮填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，其特征在于，所述閥門密封圈由如下重量份的組分制備而成：聚四氟乙烯100份、碳納米管5-8份、苯酚8-10份、對(duì)甲基苯甲酸8-10份、膨潤土1-2份、二苯砜15-30份、對(duì)苯二酚5-6份、氫氧化鈉或氫氧化鉀10-12份、4，4’-二氟二苯酮1-3份、二苯醚5-8份、鈦酸丁酯1-3份、60-70%次氯酸鈉20-25份、EDTA 20-25份、氨水40-50份、無水乙醇80-100份、硫酸鋇3-5份、二硫化鉬1-2份、硅烷偶聯(lián)劑kh550 1-3份、氯化銨9-10份、尿素30-35份、水80-100份。
一種聚醚醚酮填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，其特征在于，所述閥門密封圈由如下步驟制備而成：
（1）碳納米管的的活化
A 碳納米管的氧化改性
先將二硫化鉬分散在60-70%次氯酸鈉溶液中，再加入碳納米管攪拌10-12h，抽濾，濾餅放入30-40份無水乙醇中超聲20-30min，在50-60℃真空干燥20-30h，的到氧化改性的碳納米管；
B 碳納米管的活化
將EDTA和氧化改性的碳納米管分散在氨水中，50-70℃，PH為5-7條件下超聲1-3h，靜置1-2h，過濾，濾餅浸入在氯化銨、尿素、30-40份水的混合液中超聲1-3h，靜置1-2h，過濾，50-60℃真空干燥20-30h，的到活性碳納米管；
（2）聚苯酯修飾碳納米管
將活性碳納米管、苯酚、對(duì)羥基苯甲酸加入二苯醚中超聲分散1-3h，在加入催化劑鈦酸丁酯，70-90℃酯化8-10h，加入膨潤土，超聲分散0.5-1h，提高反應(yīng)溫度到180-200℃進(jìn)行縮聚，縮聚20-30h，得到聚苯酯修飾碳納米管。
（3）聚醚醚酮的制備
在室溫條件下加入二苯砜，加熱待二苯砜熔融后，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，控制溶液溫度維持在150-270℃，然后加入對(duì)苯二酚、氫氧化鈉或氫氧化鉀，使體系的溫度迅速升高至195℃～270℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，快速攪拌反應(yīng)10-30min，加入4，4’-二氟二苯酮，迅速升溫至聚合反應(yīng)溫度280℃～300℃，在此溫度下反應(yīng)1-5h，用剩余的無水乙醇與剩余的水洗滌，然后烘干得到聚醚醚酮。
（4）碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈的制備
先將聚苯酯修飾碳納米管進(jìn)行球磨，球磨后聚苯酯修飾碳納米管與聚四氟乙烯粉體、聚醚醚酮、硫酸鋇混合，再將硅烷偶聯(lián)劑kh550噴灑在其中，在40～100℃下干燥，將干燥的混合原料在20～60MPa冷模壓成型，加壓速率5-10MPa/min并保壓1～30min；再將成型的產(chǎn)品進(jìn)行燒結(jié)，冷卻至室溫，即獲得本發(fā)明所制備的聚醚醚酮填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈。
所述聚四氟乙烯樹脂為懸浮聚四氟乙烯樹脂，其粒徑分布為15～60μm；所述硫酸鋇、二硫化鉬、膨潤土的粒徑為10～50μm。
相比于其他的聚四氟乙烯閥門密封圈，本發(fā)明提供的聚醚醚酮填充的聚四氟乙烯閥門密封圈，具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫、耐沖擊、阻燃、耐酸堿、耐水解、耐磨、耐疲勞。
具體實(shí)施方式
一種聚醚醚酮填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，由如下重量份的組分制備而成：聚四氟乙烯100份、碳納米管5份、苯酚8份、對(duì)甲基苯甲酸10份、膨潤土1份、二苯砜20份、對(duì)苯二酚5份、氫氧化鈉或氫氧化鉀10份、4，4’-二氟二苯酮2份、二苯醚8份、鈦酸丁酯1份、60-70%次氯酸鈉20份、EDTA 25份、氨水40份、無水乙醇80份、硫酸鋇3份、二硫化鉬1份、硅烷偶聯(lián)劑kh550 3份、氯化銨9份、尿素30份、水100份。
一種聚醚醚酮填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，由如下步驟制備而成：
（1）碳納米管的的活化
A 碳納米管的氧化改性
先將二硫化鉬分散在60%次氯酸鈉溶液中，再加入碳納米管攪拌12h，抽濾，濾餅放入無水乙醇中超聲30min，在60℃真空干燥20h，的到氧化改性的碳納米管；
B 碳納米管的活化
將EDTA和氧化改性的碳納米管分散在氨水中，50℃，PH為5條件下超聲1h，靜置2h，過濾，濾餅浸入在氯化銨、尿素、水的混合液中超聲2h，靜置2h，過濾，60℃真空干燥30h，的到活性碳納米管；
（2）聚苯酯修飾碳納米管
將活性碳納米管、苯酚、對(duì)羥基苯甲酸加入二苯醚中超聲分散3h，在加入催化劑鈦酸丁酯，90℃酯化8h，加入膨潤土，超聲分散1h，提高反應(yīng)溫度到200℃進(jìn)行縮聚，縮聚20h，得到聚苯酯修飾碳納米管。
（3）聚醚醚酮的制備
在室溫條件下加入二苯砜，加熱待二苯砜熔融后，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，控制溶液溫度維持在200℃，然后加入對(duì)苯二酚、氫氧化鈉或氫氧化鉀，使體系的溫度迅速升高至270℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，快速攪拌反應(yīng)30min，加入4，4’-二氟二苯酮，迅速升溫至聚合反應(yīng)溫度300℃，在此溫度下反應(yīng)5h，用剩余的無水乙醇與剩余的水洗滌，然后烘干得到聚醚醚酮。
（4）碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈的制備
先將聚苯酯修飾碳納米管進(jìn)行球磨，球磨后聚苯酯修飾碳納米管與聚四氟乙烯粉體、聚醚醚酮、硫酸鋇混合，再將硅烷偶聯(lián)劑kh550噴灑在其中，在100℃下干燥，將干燥的混合原料在60MPa冷模壓成型，加壓速率5-10MPa/min并保壓30min；再將成型的產(chǎn)品進(jìn)行燒結(jié)，冷卻至室溫，即獲得聚醚醚酮填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈。
經(jīng)測試：拉升強(qiáng)度30MPa；斷裂伸長率240%；沖擊強(qiáng)度23.5KJ/m；彎曲強(qiáng)度30MPa；磨耗4.1mm3（負(fù)載250N，線速度2m/s，時(shí)間3分鐘）。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。