高导热PTFE复合活塞环及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导热PTFE复合活塞环，其特征在于：该活塞环由PTFE复合材料构成，PTFE复合材料按质量百分比由以下组分构成：PTFE：70‑80%，碳纤维：9‑14%，铜粉：6‑21%。并公开了其制备方法。本发明专利技术中，加入碳纤维可以增加材料的拉伸、压缩以及弯曲模量，降低热膨胀系数，减小温度升高后膨胀导致的泄漏隐患；同时还可以减小蠕变，增加硬度，同时导热率增加，使得摩擦热快速导出。铜粉加入有利于减少材料的磨损，提高导热系数，减小蠕变，增加导电性，以防止摩擦产生的静电荷的积聚，减小载荷下的变形，增加摩擦高温下PTFE复合材料的热稳定性和导电性能。

【技术实现步骤摘要】
高导热PTFE复合活塞环及其制备方法
本专利技术涉及高导热PTFE复合活塞环及其制备方法，属于高分子材料

技术介绍
聚四氟乙烯（PTFE）是一种综合性能优秀的聚合物材料，有极好的耐高低温性和耐化学腐蚀性，且介电性能优良，摩擦系数极小热稳定性好，可在-260℃~260℃长期使用，但是纯PTFE具有冷流性，尺寸稳定性差，介电强度低，磨损大等缺点。活塞环是嵌入活塞沟槽内部的环状部件，在空气压缩机中起封气保压的作用，因此需要具有很好的耐磨性及弹性。而在高温、高压及存在载荷的环境下，对活塞环的耐热性能要求更高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高导热PTFE复合活塞环，具有良好的机械性能、高导热性能。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种高导热PTFE复合活塞环，该活塞环由PTFE复合材料构成，PTFE复合材料按质量百分比由以下组分构成：PTFE：70-80%碳纤维：9-14%铜粉：6-21%。优选的，所述PTFE为平均粒径20μm～80μm的悬浮细粉。优选的，所述铜粉平均粒径为1μm～200μm。优选的，所述碳纤维的长径比为16：1～5：1、直径为5～20μm。本专利技术还公开了上述的活塞环的制备方法，其步骤为：（1）将PTFE悬浮细粉，碳纤维以及铜粉按拟定的比例分别称取各组分，混合并搅拌均匀；（2）将混合材料放入模具中在80~100MPa的压力下进行冷压成型，保压一段时间；（3）放入烧结炉中或氮气炉中在380±5下进行烧结3~6h；（4）将烧结后的毛坯自然冷却至60~120℃，然后置于金属管内，加热至180~260℃，升温速率8~30℃/h；恒温保温；然后降至150℃~室温后取出，降温速率5~12℃/h；（5）将退火后的毛坯进行机加工得到成型活塞环制品。优选的，所述金属管直径略大于活塞环直径，使得活塞环可以较容易的放入或取出，且活塞环四周与金属管接触，长度大于等于活塞环长度。金属管可以选用无缝钢管，也可以采用其他无缝金属管，例如铜管或铝管。优选的，步骤（2）中保压时间为1~5min。优选的，步骤（4）中保温时间按活塞环壁厚每毫米0.5~2h计算，壁厚=（活塞环外径-内径）/2。本专利技术中，加入碳纤维可以增加材料的拉伸、压缩以及弯曲模量，降低热膨胀系数，减小温度升高后膨胀导致的泄漏隐患；同时还可以减小蠕变，增加硬度，降低磨耗，同时导热率增加，使得摩擦热快速导出。铜粉加入有利于减少材料的磨损，提高导热系数，减小蠕变，增加导电性，以防止摩擦产生的静电荷的积聚，铜粉可以减小载荷下的变形，增加摩擦高温下PTFE复合材料的热稳定性和导电性能，铜粉这两项性能有利于活塞环在极高温度在一定载荷下的使用。将烧结后的活塞环做退火处理，可以有效提高活塞环的内应力，防止活塞环开裂。将活塞环置于金属管内退火，活塞环外侧与金属管接触，使得活塞环处于一个均匀的退火氛围中，退火效果更佳。金属管升温及降温速度快，易于控制，且只需要保证金属管的小范围内温度统一，可以有效节约能源。具体实施方式实施例1-3本高导热PTFE复合活塞环的制备方法为：（1）将PTFE悬浮细粉，碳纤维以及铜粉按表1的比例分别称取各组分，混合并搅拌均匀；（2）将混合材料放入模具中在80~100MPa的压力下进行冷压成型，保压1~5min；（3）放入烧结炉中或氮气炉中在380±5下进行烧结3~6h；（4）将烧结后的毛坯自然冷却至60~120℃，然后置于无缝钢管内，加热至180~260℃，升温速率8~30℃/h；恒温保温；然后降至150℃~室温后取出，降温速率5~12℃/h；（5）将退火后的毛坯进行机加工得到成型活塞环制品。对制得的活塞环进行性能测试，测试结果见表2。表1实施例1-3的组分表组分（质量百分比）实施例1实施例2实施例3PTFE708076碳纤维91412铜粉21612表2实施例1-3活塞环性能测试项目实施例1实施例2实施例3密度，g/cm32.302.242.28拉伸强度，MPa302931断裂伸长率，%280285281邵氏D硬度，HD676767摩擦系数0.170.160.16磨痕宽度，mm3.33.43.3表2中的活塞环均为在冷压压力90MPa，保压时间为2min，烧结4h，自然冷却至80℃，升温速率为10℃/h，升温至220℃，保温12h，降温速率为10℃/h，降至室温取出的条件下制得。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热PTFE复合活塞环，其特征在于：该活塞环由PTFE复合材料构成，PTFE复合材料按质量百分比由以下组分构成：PTFE：70‑80%碳纤维：9‑14%铜粉：6‑21%。

【技术特征摘要】
1.一种高导热PTFE复合活塞环，其特征在于：该活塞环由PTFE复合材料构成，PTFE复合材料按质量百分比由以下组分构成：PTFE：70-80%碳纤维：9-14%铜粉：6-21%。2.根据权利要求1所述的高导热PTFE复合活塞环，其特征在于：所述PTFE为粒径20μm～80μm的悬浮细粉。3.根据权利要求2所述的高导热PTFE复合活塞环，其特征在于：所述铜粉粒径为1μm～200μm。4.根据权利要求3所述的高导热PTFE复合活塞环，其特征在于：所述碳纤维的长径比为16：1～5：1、直径为5～20μm。5.权利要求1-4中任一项所述的活塞环的制备方法，其步骤为：（1）将PTFE悬浮细粉，碳纤维以及铜粉按拟定的比例分别称取各组分，混合并搅拌均匀；（2）将混合材...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文光，靳予，孙克原，王孝刚，夏炎，陈朝曦，林丰，焦小东，陈佩民，徐小曼，刘雪梅，
申请(专利权)人：南京肯特复合材料股份有限公司，南京润特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32