本發(fā)明涉及一種密封材料，具體涉及一種用于石油化工管路密封圈的尼龍66復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
：橡膠密封圈密封是最常用的一種密封形式,這種密封形式具有結(jié)構(gòu)簡單、密封可靠的優(yōu)點(diǎn),但橡膠密封圈存在性能缺陷限制其在很多領(lǐng)域中的應(yīng)用。航天器的密封程度對于內(nèi)部設(shè)備的安全有著重要的影響,而對于載人航天器來說,機(jī)構(gòu)密封性能的好壞有更大的影響意義。航天飛行器在空間運(yùn)行時(shí)要經(jīng)過低溫-70℃和高溫70℃的溫度變化,橡膠材料的材料特性隨溫度的變化有很大的不同,因此還要分析空間飛行器在不同溫度的密封性能。“挑戰(zhàn)者”號失事的直接原因是航天飛機(jī)右側(cè)固體火箭助推器的O型密封圈失效,導(dǎo)致燃?xì)馔庑?。聚四氟乙?PTFE)材料具有優(yōu)良的耐蝕性、耐候性、化學(xué)穩(wěn)定性，并且不沾、無毒、無污染，被稱為“塑料之王”，是一種較好的密封材料，被廣泛應(yīng)用于國防、航空航天、醫(yī)學(xué)、石油化工、機(jī)械等許多領(lǐng)域的密封裝置。雖然塑料本身具有強(qiáng)的抗腐蝕能力，不為化學(xué)溶劑所侵蝕，但當(dāng)一些化學(xué)試劑、溶劑、水等進(jìn)入摩擦界面，在應(yīng)力反復(fù)作用下，又有熱、氧等環(huán)境因素，是能夠產(chǎn)生磨損的。在摩擦過程中，表面上真實(shí)接觸區(qū)域可以產(chǎn)生高溫，同時(shí)可能產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力與變形，在這些熱點(diǎn)能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而加快了磨損速度。而且，雖然聚四氟乙烯有良好的密封性能，但它的力學(xué)性能不好，抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度不高，回彈能力差。所以，這些因素使聚四氟乙烯密封圈老化失效是導(dǎo)致石油化工管路泄漏的重要原因之一。而且石油化工管路輸送的介質(zhì)具有高溫、高壓、腐蝕等特點(diǎn),極易在管路連接處造成水、氣、物料的跑、冒、滴、漏,污染環(huán)境、危害工人身體健康。因此,為了延長管路的使用壽命,確保管路暢通無阻,保證安全生產(chǎn),必須確保使用密封材料的性能良好。尼龍66材料，其分子鏈中重復(fù)出現(xiàn)的酰胺基團(tuán)間可發(fā)生氫鍵結(jié)合，并規(guī)整排列形成結(jié)晶，從而具有良好的機(jī)械性能和耐油耐溶劑性、自潤滑性。但仍然存在一些性能缺陷，由于其結(jié)構(gòu)中含有酰胺基團(tuán)(屬于極性基團(tuán))，在高溫、潮濕或紫外照射的環(huán)境中，尼龍66會發(fā)生熱降解、水解，從而影響其制品的尺寸穩(wěn)定性和力學(xué)性能，降低了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和使用壽命，這些因素均限制了尼龍66材料的應(yīng)用。為改善尼龍相關(guān)材料的性能，Monserrat等制備了SiO2/尼龍6復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)SiO2的加入提高了尼龍6復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能和熱性能。關(guān)于尼龍66復(fù)合材料耐磨性能和耐熱性能研究的報(bào)告還沒有在國內(nèi)外公開，所以，一種綜合性能更好的尼龍66復(fù)合材料將成為國內(nèi)外研發(fā)的熱點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有密封材料的不足，提供一種綜合性能更好的尼龍66復(fù)合材料，相對于尼龍66材料、SiO2/尼龍6復(fù)合材料，本發(fā)明的尼龍66復(fù)合材料，其耐摩擦、耐熱性、耐水解性能都有明顯的改善，可以在自然環(huán)境惡劣的情形下保持長時(shí)間的密封性能，更適用于石油化工等相關(guān)領(lǐng)域。尼龍66復(fù)合材料各成分的質(zhì)量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4-4.8％、Ekonol(聚對羥基苯甲酸酯)為0.2％～1％。所述Ekonol(聚對羥基苯甲酸酯)的質(zhì)量百分比優(yōu)選為0.3％～0.7％，更優(yōu)選為0.4～0.6％，最優(yōu)選為0.5％。本發(fā)明還涉及上述尼龍66復(fù)合材料及密封圈的制備方法，包括如下步驟：步驟1、添加80％尼龍66，并加熱至320℃使其熔化，然后同時(shí)添加15％聚四氟乙烯和4-4.8％柔性石墨，該過程持續(xù)加熱，以500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30分鐘；步驟2、添加0.2-1％的Ekonol，以500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30分鐘，該過程持續(xù)加熱30-50分鐘，混合物溫度保持在320℃；步驟3、將熔融的尼龍66復(fù)合材料擠壓進(jìn)密封圈成型模具，保壓成型，將成型磨具冷卻，冷卻后取出密封圈。本發(fā)明提供的復(fù)合材料除了具有尼龍66材料及尼龍6復(fù)合材料機(jī)械性能良好、耐油、耐溶劑的優(yōu)點(diǎn)以外，同時(shí)具有更佳的耐摩擦、耐熱、耐水解性能，與現(xiàn)有材料相比有顯著優(yōu)勢。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的方式包括但不僅限于以下實(shí)施例。實(shí)施例1、復(fù)合材料A的制備A中各組分的質(zhì)量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4.8％、Ekonol為0.2％。制備方法如下：首先添加80％的尼龍66，并加熱至320℃熔化，然后同時(shí)添加15％的聚四氟乙烯和4.8％的柔性石墨，攪拌均勻。添加0.2％的Ekonol，攪拌均勻，該過程持續(xù)加熱，混合物溫度保持在320℃，得到復(fù)合材料A。實(shí)施例2、復(fù)合材料B的制備本實(shí)施方式制備復(fù)合材料B的方法如實(shí)施例1，所不同的是各組分的質(zhì)量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4.7％、Ekonol為0.3％。實(shí)施例3、復(fù)合材料C的制備本實(shí)施方式制備復(fù)合材料C的方法如實(shí)施例1，所不同的是各組分的質(zhì)量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4.6％、Ekonol為0.4％。實(shí)施例4、復(fù)合材料D的制備本實(shí)施方式制備復(fù)合材料D的方法如實(shí)施例1，所不同的是各組分的質(zhì)量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4.5％、Ekonol為0.5％。實(shí)施例5、復(fù)合材料E的制備本實(shí)施方式制備復(fù)合材料E的方法如實(shí)施例1，所不同的是各組分的質(zhì)量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4.4％、Ekonol為0.6％。實(shí)施例6、復(fù)合材料F的制備本實(shí)施方式制備復(fù)合材料F的方法如實(shí)施例1，所不同的是各組分的質(zhì)量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4.3％、Ekonol為0.7％。實(shí)施例7、復(fù)合材料G的制備本實(shí)施方式制備復(fù)合材料G的方法如實(shí)施例1，所不同的是各組分的質(zhì)量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4.0％、Ekonol為1.0％。制備尼龍66材料、SiO2/尼龍6復(fù)合材料、復(fù)合材料A的樣品,在MM-200型磨損試驗(yàn)機(jī)上(按照GB3960-83),進(jìn)行16小時(shí)的摩擦磨損性能比較(載荷：200N，轉(zhuǎn)速：500rpm)，結(jié)果見表1。表1、尼龍66材料、SiO2/尼龍6復(fù)合材料、復(fù)合材料A的耐摩擦性能比較材料尼龍66SiO2(0.2％)/尼龍6復(fù)合材料A摩擦系數(shù)0.390.310.23磨損率,10-5mm3/(N*m)70.8569.3056.44制備A、B、D、F、G材料的樣品，在MM-200型磨損試驗(yàn)機(jī)上(按照GB3960-83),進(jìn)行16小時(shí)的摩擦磨損性能比較(載荷:200N，轉(zhuǎn)速：500rpm)，結(jié)果見表2。表2、各材料的耐摩擦性能比較材料ABDFG摩擦系數(shù)0.230.190.120.170.27磨損率,10-5mm3/(N*m)56.4448.1037.4845.0962.37用膨脹儀測定各材料試樣的熱膨脹曲線，升溫速率為2℃/min，測試溫度范圍為25～150℃，計(jì)算線膨脹系數(shù)。表3、尼龍66、SiO2(0.2％)/尼龍6、復(fù)合材料A的線膨脹系數(shù)比較材料尼龍66SiO2(0.2％)/尼龍6復(fù)合材料A線膨脹系數(shù)(10－6/K-1)72.537.026.8表4、A、B、D、F、G的線膨脹系數(shù)比較材料ABDFG線膨脹系數(shù)(10－6/K-1)26.824.315.214.914.5將各材料的試樣分別放入裝有純乙二醇溶劑的試驗(yàn)裝置中,升溫至140℃，保持72h,然后取出試樣,放入真空干燥箱中于70℃干燥2h,在60min內(nèi)進(jìn)行性能測試，結(jié)果見表5。表5、純尼龍66、SiO2(0.2％)/尼龍6、A、D、G耐水解性能研究實(shí)施例8、一種密封圈制備方法，步驟如下：首先添加80％的尼龍66，并加熱至320℃使其熔化，然后同時(shí)添加15％的聚四氟乙烯和4.8％的柔性石墨，持續(xù)加熱，以500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30分鐘。添加0.2％的Ekonol，以500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30分鐘。該過程持續(xù)加熱30-50分鐘，混合物溫度保持在320℃。用螺旋壓注機(jī)將熔融的尼龍66復(fù)合材料擠壓進(jìn)密封圈成型模具，保壓成型，采用冷水冷卻后取出密封圈。利用該工藝及尼龍66復(fù)合材料制成的密封圈，抗拉強(qiáng)度為120～124MPa，抗剪強(qiáng)度為61～65MPa，壓縮強(qiáng)度可達(dá)159～162MPa，撓曲強(qiáng)度可達(dá)169～172MPa。實(shí)施例9、本實(shí)施方式所述的制備方法如實(shí)施例8，所不同的是各成分的質(zhì)量百分比：尼龍66為85％，聚四氟乙烯為15％，柔性石墨為4.7％，Ekonol為0.3％。利用工藝及尼龍66復(fù)合材料制成的密封圈，抗拉強(qiáng)度為117～122MPa，抗剪強(qiáng)度為60～63MPa，壓縮強(qiáng)度可達(dá)163～168MPa，撓曲強(qiáng)度可達(dá)170～175MPa。實(shí)施例10、本實(shí)施方式所述的制備方法如實(shí)施例8，所不同的是各成分的質(zhì)量百分比：尼龍66為80％，聚四氟乙烯為15％，柔性石墨為4.5％，Ekonol為0.5％。利用該工藝及尼龍66復(fù)合材料制成的密封圈，抗拉強(qiáng)度為123～126MPa，抗剪強(qiáng)度為68～73MPa，壓縮強(qiáng)度可達(dá)166～169MPa，撓曲強(qiáng)度可達(dá)175～178MPa。實(shí)施例11、本實(shí)施方式所述的制備方法如實(shí)施例8，所不同的是各成分的質(zhì)量百分比：尼龍66為80％，聚四氟乙烯為15％，柔性石墨為4.3％，Ekonol為0.7％。利用該工藝及尼龍66復(fù)合材料制成的密封圈，抗拉強(qiáng)度為120～122MPa，抗剪強(qiáng)度為65～69MPa，壓縮強(qiáng)度可達(dá)163～165MPa，撓曲強(qiáng)度可達(dá)169～170MPa。實(shí)施例12、本實(shí)施方式所述的制備方法如實(shí)施例8，所不同的是各成分的質(zhì)量百分比：尼龍66為80％，聚四氟乙烯為15％，柔性石墨為4.0％，Ekonol為1.0％。利用該工藝及尼龍66復(fù)合材料制成的密封圈，抗拉強(qiáng)度為118～120MPa，抗剪強(qiáng)度為60～62MPa，壓縮強(qiáng)度可達(dá)163～167MPa，撓曲強(qiáng)度可達(dá)166～172MPa。實(shí)施例13、本實(shí)施方式所述的制備方法如實(shí)施例8，所不同的是：冷卻磨具在模溫機(jī)中進(jìn)行，采用高強(qiáng)力噴淋的方式冷卻。利用該工藝及尼龍66復(fù)合材料制成的密封圈，抗拉強(qiáng)度為122～125MPa，抗剪強(qiáng)度為60～64MPa，壓縮強(qiáng)度可達(dá)163～165MPa，撓曲強(qiáng)度可達(dá)171～174MPa。當(dāng)前第1頁1 2 3