一种凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料及其制备方法。本发明专利技术属于汽车发动机密封技术领域。凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料，其特点是：凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料中包含有聚四氟乙烯和凹凸棒土。其制备方法：(1)凹凸棒土改性:凹凸棒土，用水洗涤，取清液，低速离心取清液，高速离心，取沉淀；干燥、研磨；加水搅拌，加十六烷基三甲基溴化铵，加热，搅拌，超声振荡，过滤，洗涤，干燥，研磨；(2)聚四氟乙烯油封制备:原料混合：聚四氟乙烯分散树脂和有机凹凸棒土低温混合；模压：模压机模压；烧结：放入烧结炉中进行烧结。本发明专利技术具有工艺简单、操作方便，油封磨耗量低，摩擦系数小，拉伸强度高，断裂伸长率大，力学性能好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车发动机密封
，特别是涉及一种凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料及其制备方法。
技术介绍
目前，随着汽车工业的快速发展，用户对发动机可靠性和密封性的要求越来越高。随着发动机转速不断提高，其所用的油封尤其是旋转轴油封承受的工况也越来越苛刻。聚四氟乙烯油封(PTFE油封)是一种技术含量较高的产品，20世纪80年代开始研制，已逐渐应用在中高档轿车中。聚四氟乙烯油封虽然具有优异的性能，但以纯PTFE来制备油封是不合适的。纯PTFE易磨损，蠕变大，如果直接用来制造油封，则加工出来的油封唇口与轴的随动性差，难以满足高速、大功率、重负荷柴油机的使用要求，因此在实际中需要对PTFE进行填充改性。目前使用的填充剂主要为玻璃纤维、MoS2、石墨粉等，但是，这种填充改性获得的PTFE油封材料存在以下缺点：填充剂与PTFE极性相差很大，填充剂在PTFE中分散不均匀，制备的复合材料性能不稳定；填充剂添加比例大，油封力学性能不好，脆性大，韧性差，容易开裂；油封摩擦系数大，对对偶件磨损大，容易造成泄漏。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料及其制备方法。凹凸棒土是一种天然非金属矿物质材料，是一种具有链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物，典型化学式为Si8Mg6O20(OH)2(OH2)4·4H2O，结构属2:1型粘土矿物，在每个2:1单位结构层中，四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状。在四面体条带间形成与链平行的通道，通道中充填沸石水和结晶水。将凹凸棒土添加到PTFE中，制备一种性能稳定，综合性能优越的油封材料为本专利技术独特的技术创新。本专利技术的目的之一是提供一种具有油封磨耗量低，摩擦系数小，拉伸强度高，断裂伸长率大，力学性能好，应用范围广等特点的凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料。本专利技术凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料所采取的技术方案是：一种凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料，其特点是：凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料中包含有聚四氟乙烯和凹凸棒土。本专利技术凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料还可以采用如下技术方案：所述的凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料，其特点是：凹凸棒土为十六烷基三甲基溴化铵有机改性的有机凹凸棒土。所述的凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料，其特点是：油封材料各组分的质量百分比为聚四氟乙烯80％-95％，有机凹凸棒土5％-20％。本专利技术的目的之二是提供一种具有工艺简单、操作方便，产品复合油封材料的油封磨耗量低，摩擦系数小，拉伸强度高，断裂伸长率大等特点的凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料的制备方法。本专利技术凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料的制备方法所采取的技术方案是：一种凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料的制备方法，其特点是：凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料的制备过程包括以下步骤：(1)凹凸棒土改性取300目～1000目的凹凸棒土，用水洗涤，沉淀取其上层清液，低速离心后取上层清液，然后高速离心分离，取沉淀；经过干燥、研磨，得到纯化凹凸棒土；纯化凹凸棒土加水搅拌后，加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，活性剂的加入量与凹凸棒土的质量比为5～10:100，将混合物加热，搅拌，超声振荡，过滤，洗涤，干燥，研磨得到有机改性凹凸棒土；(2)聚四氟乙烯油封制备原料混合：将聚四氟乙烯分散树脂和有机凹凸棒土在低温下混合，其中聚四氟乙烯质量占比为80％-95％，有机凹凸棒土质量占比为5％-20％；模压：将混料加入到模压机中进行模压，压力25-30MPa，保压3-5min；烧结：将推压好的试样再放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为300-400℃；烧结后得到聚四氟乙烯油封材料。本专利技术凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料的制备方法还可以采用如下技术方案：所述的凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料的制备方法，其特点是：凹凸棒土改性时，凹凸棒土用蒸馏水洗涤，低速400-800rpm离心0.5-2min后沉淀取上层清液；然后高速3000-5000rpm离心0.5-2min分离后取沉淀，沉淀在80-100℃条件下真空干燥20－30h，研磨后按粒径大小选择300目～1000目筛子过筛得到纯化凹凸棒土。所述的凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料的制备方法，其特点是：凹凸棒土改性时，纯化凹凸棒土加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵后，加热到70～80℃，搅拌1h～2h，然后超声振荡30min～40min，抽滤，用蒸馏水洗涤，80－100℃条件下真空干燥2－30h，研磨过300目～1000目筛得有机改性凹凸棒土。所述的凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料的制备方法，其特点是：聚四氟乙烯油封制备时，聚四氟乙烯分散树脂和有机凹凸棒土在低温下混合温度为20℃－50℃，混合时间5－20min。所述的凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料的制备方法，其特点是：烧结时，烧结炉升温时间1－2h，烧结炉保温1－3h，再自然冷却；根据需要的造型，使用车床对烧结后的复合材料进行加工，制成符合要求的油封材料。本专利技术具有的优点和积极效果是：凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料及其制备方法由于采用了本专利技术全新的技术方案，与现有技术相比，本专利技术提供的改性凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封，可用于汽车发动机油封领域。本专利技术复合油封材料的油封磨耗量≤6mg，摩擦系数≤0.2，拉伸强度≥15MPa，断裂伸长率≥150％。具有以下优点：(1)本专利技术改性后的凹凸棒土具有较好的亲油性，与PTFE极性相近，因此能够在PTFE中均匀分散，从而得到性能稳定的复合材料。(2)本专利技术使用有机改性后的凹凸棒土，在烧结过程中，随着长碳链有机组分的烧蚀和PTFE的熔融渗透，凹凸棒土被剥离成纳米纤维状结构，对PTFE有纤维增强的作用。(3)本专利技术有机凹凸棒土改性PTFE复合材料油封磨耗量低，摩擦系数小，力学性能好，不开裂，不磨损对偶件，能在油封领域起到很重要的作用。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并详细说明如下：实施例1一种凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料，包含有聚四氟乙烯和十六烷基三甲基溴化铵有机改性的有机凹凸棒土，油封材料各组分的质量百分比为聚四氟乙烯95％，有机凹凸棒土5％。实施例2一种凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料，包含有聚四氟乙烯和十六烷基三甲基溴化铵有机改性的有机凹凸棒土，油封材料各组分的质量百分比为聚四氟乙烯80％，有机凹凸棒土20％。实施例3一种凹凸棒土改性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料，其特征是：凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料中包含有聚四氟乙烯和凹凸棒土。

【技术特征摘要】
1.一种凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料，其特征是：凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封
材料中包含有聚四氟乙烯和凹凸棒土。
2.根据权利要求1所述的凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料，其特征是：凹凸棒土为
十六烷基三甲基溴化铵有机改性的有机凹凸棒土。
3.根据权利要求1所述的凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料，其特征是：油封材料各
组分的质量百分比为聚四氟乙烯80％-95％，有机凹凸棒土5％-20％。
4.一种凹凸棒土改性聚四氟乙烯油封材料的制备方法，其特征是：凹凸棒土改性聚四
氟乙烯油封材料的制备过程包括以下步骤：
(1)凹凸棒土改性
取300目～1000目的凹凸棒土，用水洗涤，沉淀取其上层清液，低速离心后取
上层清液，然后高速离心分离，取沉淀；经过干燥、研磨，得到纯化凹凸棒土；
纯化凹凸棒土加水搅拌后，加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，活性剂的
加入量与凹凸棒土的质量比为5～10:100，将混合物加热，搅拌，超声振荡，过滤，
洗涤，干燥，研磨得到有机改性凹凸棒土；
(2)聚四氟乙烯油封制备
原料混合：将聚四氟乙烯分散树脂和有机凹凸棒土在低温下混合，其中聚四
氟乙烯质量占比为80％-95％，有机凹凸棒土质量占比为5％-20％；
模压：将混料加入到模压机中进行模压，压力25-30MPa，保压3-5min；
烧结：将推压好的试样再放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为300-...

【专利技术属性】
技术研发人员：李培新，谢学民，赵咏梅，戴靖，
申请(专利权)人：天津市天塑科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12