一種陶瓷溶膠填充的碳納米?聚四氟乙烯閥門密封圈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陶瓷溶膠填充的碳納米?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(rùn)土1?2份、鈦酸鍶鋇1?2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、去離子水3?4份、冰乙酸10?20份、乙二醇甲醚30?40份、脫水劑乙酸酐8?10份、聚乙烯醇3?4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30?35份。本發(fā)明公開的密封圈,耐老化、耐磨損、使用壽命長(zhǎng)。
【專利說明】
一種陶瓷溶膠填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于閥門密封圈領(lǐng)域,具體涉及一種陶瓷溶膠填充的碳納米-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)】
[0002]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(rùn)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(jiǎn)單、價(jià)格低、效果好而得以普遍采用。
[0003]專利號(hào)CNl386792A本發(fā)明公開了一種含有碳納米管的聚四氟乙烯耐磨復(fù)合材料。按體積百分比,碳納米管在復(fù)合材料中的含量在1%?40%。碳納米管增強(qiáng)聚四氟乙烯復(fù)合材料雖然對(duì)于耐磨性能有所提高,但是易老化,強(qiáng)度和硬度也低。本發(fā)明先對(duì)碳納米管進(jìn)行改性,再以陶瓷溶膠填充,制得碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈,其不僅具有較高的耐磨性能,并且具有高的硬度、耐沖擊、耐磨、耐高溫、耐刮傷和優(yōu)異的不粘性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的首要目的在于提供一種陶瓷溶膠填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈,該碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈耐磨損性強(qiáng)、硬度高、使用壽命長(zhǎng)。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供上述耐磨損、高硬度的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈的制備方法。
[0006]—種陶瓷溶膠填充的碳納米-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(rùn)土 1-2份、鈦酸鍶鋇1-2份、二苯醚5-8份、鈦酸丁酯I _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、去離子水3_4份、冰乙酸10-20份、乙二醇甲醚30-40份、脫水劑乙酸酐8-10份、聚乙烯醇3-4份、硫酸鋇3_5份、二硫化鉬I _2份、硅烷偶聯(lián)劑kh550 1-3份、氯化銨9-10份、尿素30-35份、水30-35份。
[0007]—種陶瓷溶膠填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈,其特征在于,其制備方法包括如下步驟:
(I)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,濾餅放入無水乙醇中超聲20-30min,在50-60°C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°C,PH為5_7條件下超聲l_3h,靜置1-2h,過濾,濾餅浸入在氯化銨、尿素、水的混合液中超聲I _3h,靜置1-2h,過濾,50-60 °C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l_3h,在加入催化劑鈦酸丁酯,70-90 0C酯化S-1Oh,加入膨潤(rùn)土,超聲分散0.5-lh,提高反應(yīng)溫度到180-200 °C進(jìn)行縮聚,縮聚20-30h,得到聚苯酯修飾碳納米管。
[0008](3)陶瓷溶膠的制備
將鈦酸鍶鋇粉體加入到由去離子水、冰乙酸與乙二醇甲醚所形成的混合溶劑中,室溫下超聲l-2h;在劇烈攪拌的條件下,將脫水劑乙酸酐滴加至上述溶液中,再加入穩(wěn)定劑聚乙烯醇,室溫下持續(xù)攪拌15-20h;室溫下靜置2-3天后,得到穩(wěn)定的陶瓷溶膠。
[0009](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制備的陶瓷溶膠混合混合,超聲分散40-50min使聚苯酯修飾碳納米管在陶瓷溶膠中均勻分散,隨后將混合物料在100-120°C條件下熱處理l_2h,所得物料研磨30-40min后,與聚四氟乙烯粉體、硫酸鋇混合,再將硅烷偶聯(lián)劑kh550噴灑在其中,在40?100°C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I?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)明所制備的陶瓷溶膠填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈。
[0010]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?60μπι;所述鈦酸鍶鋇粉體、硫酸鋇、二硫化鉬、膨潤(rùn)土的粒徑為10?50μπι;球磨后聚苯酯修飾碳納米管的粒徑為 10-50μηι。
[0011]相比于其他的聚四氟乙烯閥門密封圈,本發(fā)明提供的陶瓷溶膠填充的聚四氟乙烯閥門密封圈,具有良好的抗擠出變形能力,優(yōu)秀的抗磨損性能,很好的安裝回彈性,耐沖擊,使用壽命能大大提尚。
【具體實(shí)施方式】
[0012]一種陶瓷溶膠填充的碳納米-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8份、苯酚10份、對(duì)甲基苯甲酸10份、膨潤(rùn)土 I份、鈦酸鍶鋇2份、二苯醚8份、鈦酸丁酯I份、60-70%次氯酸鈉25份、EDTA 25份、氨水50份、無水乙醇100份、去離子水3份、冰乙酸20份、乙二醇甲醚40份、脫水劑乙酸酐8份、聚乙烯醇3份、硫酸鋇3份、二硫化鉬I份、硅烷偶聯(lián)劑kh550 3份、氯化銨1份、尿素30份、水30份。
[0013]—種陶瓷溶膠填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈,由如下步驟制備而成:
(I)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50°C真空干燥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,70°C 411為6條件下超聲211,靜置211,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 °C真空干燥20h,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2h,在加入催化劑鈦酸丁酯,80°C酯化9h,加入膨潤(rùn)土,超聲分散lh,提高反應(yīng)溫度到200°C進(jìn)行縮聚,縮聚30h,得到聚苯酯修飾碳納米管。
[0014](3)陶瓷溶膠的制備
將鈦酸鍶鋇粉體加入到由去離子水、冰乙酸與乙二醇甲醚所形成的混合溶劑中,室溫下超聲2h;在劇烈攪拌的條件下,將脫水劑乙酸酐滴加至上述溶液中,再加入穩(wěn)定劑聚乙烯醇,室溫下持續(xù)攪拌20h;室溫下靜置3天后,得到穩(wěn)定的陶瓷溶膠。
[0015](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制備的陶瓷溶膠混合混合,超聲分散50min使聚苯酯修飾碳納米管在陶瓷溶膠中均勻分散,隨后將混合物料在120 0C條件下熱處理2h,所得物料研磨40min后,與聚四氟乙烯粉體、硫酸鋇混合,再將硅烷偶聯(lián)劑kh550噴灑在其中,在70 °C下干燥,將干燥的混合原料在60MPa冷模壓成型,加壓速率5MPa/min并保壓30min;再將成型的產(chǎn)品進(jìn)行燒結(jié),冷卻至室溫,即獲得陶瓷溶膠填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈。
[0016]經(jīng)測(cè)試:拉升強(qiáng)度27MPa;斷裂伸長(zhǎng)率210%;沖擊強(qiáng)度20.5KJ/m;彎曲強(qiáng)度27MPa;磨耗4.0mm3(負(fù)載250N,線速度2m/s,時(shí)間3分鐘)。
[0017]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)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種陶瓷溶膠填充的碳納米-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(rùn)土 1-2份、鈦酸鍶鋇1-2份、二苯醚5-8份、鈦酸丁酯I _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、去離子水3_4份、冰乙酸10-20份、乙二醇甲醚30-40份、脫水劑乙酸酐8-10份、聚乙烯醇3-4份、硫酸鋇3_5份、二硫化鉬I _2份、硅烷偶聯(lián)劑kh550 1-3份、氯化銨9-10份、尿素30-35份、水30-35份。2.—種陶瓷溶膠填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈,其特征在于,其制備方法包括如下步驟: 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,濾餅放入無水乙醇中超聲20-30min,在50-60°C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°C,PH為5_7條件下超聲l_3h,靜置1-2h,過濾,濾餅浸入在氯化銨、尿素、水的混合液中超聲I _3h,靜置1-2h,過濾,50-60 °C真空干燥20-30h,的到活性碳納米管; 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l_3h,在加入催化劑鈦酸丁酯,70-90 0C酯化S-1Oh,加入膨潤(rùn)土,超聲分散0.5-lh,提高反應(yīng)溫度到180-200 °C進(jìn)行縮聚,縮聚20-30h,得到聚苯酯修飾碳納米管; 陶瓷溶膠的制備 將鈦酸鍶鋇粉體加入到由去離子水、冰乙酸與乙二醇甲醚所形成的混合溶劑中,室溫下超聲l-2h;在劇烈攪拌的條件下,將脫水劑乙酸酐滴加至上述溶液中,再加入穩(wěn)定劑聚乙烯醇,室溫下持續(xù)攪拌15-20h;室溫下靜置2-3天后,得到穩(wěn)定的陶瓷溶膠; 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制備的陶瓷溶膠混合混合,超聲分散40-50min使聚苯酯修飾碳納米管在陶瓷溶膠中均勻分散,隨后將混合物料在100-120°C條件下熱處理l_2h,所得物料研磨30-40min后,與聚四氟乙烯粉體、硫酸鋇混合,再將硅烷偶聯(lián)劑kh550噴灑在其中,在40?100°C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I?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)明所制備的陶瓷溶膠填充的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈。3.—種陶瓷溶膠填充碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈,其特征在于,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?60μπι;所述鈦酸鍶鋇粉體、硫酸鋇、二硫化鉬、膨潤(rùn)土的粒徑為1?50μηι;球磨后聚苯酯修飾碳納米管的粒徑為10-50μηι。
【文檔編號(hào)】C08K13/06GK106084583SQ201610437373
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月20日
【發(fā)明人】胡光榮
【申請(qǐng)人】安徽榮達(dá)閥門有限公司