【技术实现步骤摘要】
一种密封件用聚四氟乙烯唇片材料及其加工工艺
[0001]本专利技术涉及唇片材料领域，具体是一种密封件用聚四氟乙烯唇片材料及其加工工艺。
技术介绍
[0002]随着社会的发展，高端装备如工程机械、商务乘用车、新能源电动汽车对其曲轴或变速器输入轴的转速要求越来越高，对所用唇片材料的密封性能提出了更高要求，需要承受高低温、高线速度、高频跳动。
[0003]目前，唇片材料有采用NBR和FKM橡胶制造，但是它们在乏油或干摩擦状态下摩擦因数大，会因唇口的剧烈升温而老化失效。且NBR橡胶存在耐高温性能及耐高速性能较差，唇口易老化变硬、变脆而失去弹性，泄漏情况比较严重。而FKM橡胶虽然耐高温，但是在高速转动中磨损严重，容易产生泄漏。
[0004]从上世纪九十年代开始，国内陆续有企业生产密封件用聚四氟乙烯唇片材料，但是密封效果离要求相差得还很远，主要表现在：油封的泵油效果不明显；油封的跟随性较差。如新能源汽车的电机和空压机运行线速度要求在40m/s，但是一般产品无法满足；且传统材料用于密封件制造的唇片，多使用聚四氟乙烯填充铜粉，不耐磨，材质偏硬，跟随性差，会出现漏油现象，使用寿命短。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种密封件用聚四氟乙烯唇片材料及其加工工艺，以解决现有技术中的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种密封件用聚四氟乙烯唇片材料，以重量份数计，所述唇片材料中各组分含量为：改性聚四氟乙烯74
‑>81份、聚酰亚胺5
‑
7份、聚苯酯5
‑
7份、二硫化钼3
‑
5份、乙撑双硬脂酰胺0.5
‑
1份、无机盐0.5
‑
1份、纳米氧化锌5
‑
8份。无机盐为氧化锆、氧化铬中的一种或复配得到。
[0008]聚四氟乙烯是一种耐高低温、耐化学腐蚀、摩擦系数低的高结晶性聚合物，但纯聚四氟乙烯直接做密封件，其回弹性和耐磨性差；传统密封件中易用铜粉填充聚四氟乙烯来增加耐磨性，但是会导致油封的跟随性较差；本专利技术中选用聚苯酯和聚酰亚胺来改善其耐磨性，相对于加入金属铜粉，对对偶件的磨损得到极大地改善，因为聚苯酯和聚酰亚胺的摩擦系数非常低，且聚苯酯和聚酰亚胺的加入会协同增强唇片材料的机械强度。
[0009]但是聚四氟乙烯与聚苯酯、聚酰亚胺直接共混，存在相容性问题，直接共混会导致相分离，导致不能获得稳定性强的唇片材料，因此需要对聚四氟乙烯进行改性处理。
[0010]进一步的，改性聚四氟乙烯的制备包括以下步骤：清洁聚四氟乙烯，将干燥后的聚四氟乙烯置于高频高压型自屏蔽电子加速器的束下区域，在真空中接受辐射；在氩气气氛下，将芳香族聚酰胺纤维、氢氧化钾、二甲基亚砜混合搅拌，然后加入OP
‑
10乳化剂，得到接
枝溶液，将辐照后的聚四氟乙烯浸没于接枝溶液中，在70
‑
80℃下反应20h，用去离子水冲洗3
‑
5次，用丙酮抽提，干燥后得到改性聚四氟乙烯。
[0011]进一步的，辐射电压0.4MV、辐射束流12mA。
[0012]进一步的，芳香族聚酰胺纤维、氢氧化钾的质量比为2:3；所述芳香族聚酰胺纤维、二甲基亚砜的质量体积比为1g:500mL；所述聚四氟乙烯与芳香族聚酰胺纤维的质量份数比为1:100。
[0013]本专利技术中利用电子束辐照改性方法，用芳香族聚酰胺纤维对聚四氟乙烯进行改性处理，电子束辐照具有效率高、过程环保、效果持久等特点，符合现行绿色生产要求。但是聚四氟乙烯在辐照处理过程中存在易降解问题，本专利技术通过控制高频高压型自屏蔽电子加速器的辐射电压和辐射束流，在氩气气体氛围下以合适的入射能量辐照，在保留本体强度的同时实现表面芳香族聚酰胺纤维接枝改性，抑制聚四氟乙烯的辐射降解效应；
[0014]利用电子束辐照改性，在聚四氟乙烯的双螺旋链上嫁接侧枝，增强分子链之间的聚合度，大幅提高了唇片材料的耐磨性能，耐磨性能为未改性的聚四氟乙烯的10倍以上。同时，其耐蠕变性能和回复性能皆提高一倍以上，解决了跟随性不好的问题；且在聚四氟乙烯上用电子束辐照改性方法接枝芳香族聚酰胺纤维，会大幅提高材料中的反应位点，大幅提高聚四氟乙烯与聚苯酯、聚酰亚胺的相容性，增加分子链的缠联程度，因为芳香族聚酰胺纤维中存在大量酰基、胺基、苯环，与聚苯酯、聚酰亚胺中苯环、酰基、胺基存在结构上相似性，大幅改善聚四氟乙烯与聚苯酯、聚酰亚胺的界面相容性。
[0015]二硫化钼是一种具有二维结构的高带隙半导体，在改善聚合物的弹性模量，强度，耐磨性，抗蠕变性和抗疲劳性的同时不会改变聚合物的电绝缘性，本专利技术通过添加二硫化钼、纳米氧化锌来进一步协同降低唇片材料的摩擦性能；但是原始的二硫化钼在有机溶剂中均表现出较差的溶解性，其具有双疏性，与有机聚合物基质相容性不好，易团聚，且二硫化钼纳米片片层之间存在的范德华力较强，趋于重新堆叠，大幅降低了其用于改进有机聚合物的有效性等问题。
[0016]本专利技术将溶剂超声剥离的二硫化钼纳米片在0.4mol/L的萘钠和四氢呋喃的溶液进行反应，缺电子的S原子上有转移的还原性电荷，产生了带负电的二硫化钼纳米片；在18
‑
25℃下与亲电试剂1
‑
溴十二烷反应来制备的二硫化钼具有共价功能化。
[0017]制备的二硫化钼得益于共价的烷基链，在聚四氟乙烯、聚苯酯、聚酰亚胺中将会表现出优异的分散性和相容性，增加大分子链相互扩散缠结，大幅提升唇片材料的机械强度和耐磨性，提升唇片材料的热稳定性。
[0018]进一步的，二硫化钼的制备包括以下步骤：
[0019](1)将原始二硫化钼与N
‑
甲基吡咯烷酮溶液混合搅拌，超声分散形成悬浮液，静置24h后离心30min，取上层的液体通过0.2μm的聚四氟乙烯滤膜过滤，并依次用四氢呋喃、丙酮、去离子水和乙醇洗涤3
‑
5次，真空干燥后得到溶剂剥离的二硫化钼纳米片；
[0020](2)在氮气气氛中，将无水四氢呋喃和萘混合搅拌，加入钠，完全溶解后，在冰浴中搅拌反应22h得到萘钠溶液；将溶剂剥离的二硫化钼、无水四氢呋喃超声分散2h，然后滴入萘钠溶液中，并在冰浴中搅拌反应22h，然后加入1
‑
溴十二烷，在18
‑
25℃下反应24h，加入乙醇、去离子水淬灭反应，抽滤洗涤，真空干燥后得到二硫化钼。
[0021]进一步的，原始二硫化钼与N
‑
甲基吡咯烷酮的质量体积比为1g:9mL；所述无水四
氢呋喃和萘的质量体积比为5.12g:100mL；所述萘、钠摩尔比为1:1；所述溶剂剥离的二硫化钼与1
‑
溴十二烷的摩尔体积比为0.1mol:10mL。
[0022]引入纳米氧化锌，协同提升唇片材料的耐磨性能，并且产品在高速运转时，纳米氧化锌会加速降低材料本体的温度，有效改善唇片材料内生热本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种密封件用聚四氟乙烯唇片材料的加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包括以下步骤：S1：称料：按照重量份数称取改性聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚苯酯、二硫化钼、乙撑双硬脂酰胺、无机盐、纳米氧化锌备用；S2：混料：将改性聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚苯酯通过双螺杆挤出机的主加料口加入，再将二硫化钼、乙撑双硬脂酰胺、无机盐、纳米氧化锌由所述双螺杆挤出机的辅助进料口加入，熔融共混挤出，冷却后得到复合材料；S3：放置：将复合材料在18
‑
25℃下放置3～5天；S4：压制：将复合材料用模具装备，放在液压机上进行压制；S5：烧结：放入烧结炉内烧结；S6：机加工：用数控车床车出产品尺寸，得到一种密封件用聚四氟乙烯唇片材料。2.根据权利要求1所述的一种密封件用聚四氟乙烯唇片材料的加工工艺，其特征在于，以重量份数计，所述唇片材料中各组分含量为：改性聚四氟乙烯74
‑
81份、聚酰亚胺5
‑
7份、聚苯酯5
‑
7份、二硫化钼3
‑
5份、乙撑双硬脂酰胺0.5
‑
1份、无机盐0.5
‑
1份、纳米氧化锌5
‑
8份。3.根据权利要求1所述的一种密封件用聚四氟乙烯唇片材料的加工工艺，其特征在于，步骤S4中压制的压力为30
‑
60MPa。4.根据权利要求1所述的一种密封件用聚四氟乙烯唇片材料的加工工艺，其特征在于，步骤S5中烧结为分段烧结，以50℃/h的速率从20℃升温至80℃，保温1
‑
2h，以40℃/h的速率升温至180℃保温2h，以35℃/h的速率升温至300℃保温1h，以25℃/h的速率升温至360
‑
385℃保温3
‑
4h，以35℃/h的速率降温至300℃，以40℃/h的速率降温至180℃。5.根据权利要求1所述的一种密封件用聚四氟乙烯唇片材料的加工工艺，其特征在于，所述改性聚四氟乙烯的制备包括以下步骤：清洁聚四氟乙烯，将干燥后的聚四氟乙烯置于高频高压型自屏蔽电子加速器的束下区域，在真空中接受辐射；在氩气气氛下，将芳香族聚酰胺纤维、氢氧化钾、二甲基亚砜混合搅拌...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐慧，张万平，范涛，周志锋，何礼荣，
申请(专利权)人：江门市格雷亚特流体密封技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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