聚四氟乙烯密封垫片及其制备方法技术

本发明专利技术属于聚四氟乙烯材料制备技术领域，具体的涉及一种聚四氟乙烯密封垫片及其制备方法。所述的聚四氟乙烯密封垫片，以质量百分数计，由以下原料组成：聚四氟乙烯72

【技术实现步骤摘要】
聚四氟乙烯密封垫片及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚四氟乙烯材料制备
，具体的涉及一种聚四氟乙烯密封垫片及其制备方法。

技术介绍

[0002]氢气具有可储存、能量密度大、使用过程零污染、零碳排的特点，是可再生能源的主要载体之一，兼有动力和储能的性能，同时作为无碳工业原料，具有不可替代性。“绿氢”将是解决可再生能源转型中大规模、长周期能源存储与多元化终端利用的主要方式之一。由此可知，保障“绿氢”生产设备的安全运行是生产“绿氢”的必要条件。
[0003]垫片在工业生产中有密封的效果。密封垫片是以金属、非金属板为材料，经过裁剪、冲压及切割工艺方法制得，作用是管道之间、设备机器的机件之间的密封连接。它分为金属、非金属材质垫片。金属密封垫片有铜、铁以及不锈钢垫片等；非金属密封垫片有橡胶、石棉、纸垫片以及聚四氟乙烯垫片等。
[0004]现有的聚四氟乙烯垫片多采用通过向聚四氟乙烯中添加各种辅助材料进行混制而成，由于材料配方之间搭配以及制造方法不合理，使其综合性能受到局限，具体表现在“绿氢”制作设备的使用过程中，在高温高压和间断开机的情况下，聚四氟乙烯垫片易发生冷流、蠕变导致槽体漏液，进而影响了“绿氢”生产设备的正常运行，严重时会发生爆炸。
[0005]因此，有必要探索一种新型的聚四氟乙烯密封垫片，以提高其抗冷流能力，从而保证“绿氢”生产设备的正常运行。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是：提供一种聚四氟乙烯密封垫片，所述的聚四氟乙烯密封垫片具有抗蠕变性能以及耐冷流性好的特点；本专利技术同时提供了其制备方法。
[0007]本专利技术所述的聚四氟乙烯密封垫片，以质量百分数计，由以下原料组成：聚四氟乙烯72
‑
74%、聚全氟乙丙烯3
‑
5%、聚丙烯腈3.2
‑
3.6%、改性铝矾土与白云石的混合物10.3
‑
13.5%、碳化硼1
‑
2%、纳米氧化镧3
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4%、碳纤维2
‑
3%；其中：所述的改性铝矾土与白云石的混合物的制备方法为：将铝矾土与白云石的混合物、水和钢球混合后进行球磨，于110
‑
115℃干燥3
‑
4h，然后以8
‑
10℃/min的速率升温至1000
‑
1050℃保温30
‑
35min，以6
‑
8℃/min的速率升温至1200
‑
1250℃保温40
‑
45min，以3
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4℃/min的速率升温至1320
‑
1350℃保温50
‑
60min，最后冷却至室温，粉碎后过325目筛，制备得到改性铝矾土与白云石的混合物。
[0008]优选的，本专利技术所述的聚四氟乙烯密封垫片，以质量百分数计，由以下原料组成：聚四氟乙烯73%、聚全氟乙丙烯4%、聚丙烯腈3.6%、改性铝矾土与白云石的混合物12.4%、碳化硼1.5%、纳米氧化镧3%、碳纤维2.5%。
[0009]其中：铝矾土与白云石的质量比为97
‑
100:3
‑
3.3。
[0010]铝矾土与白云石的混合物、水、钢球三者的质量比为1:4
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6:18
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20。
[0011]球磨时间为20
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24h。
[0012]本专利技术所述的聚四氟乙烯密封垫片的制备方法，由以下步骤组成：（1）制备改性铝矾土与白云石的混合物；（2）将步骤（1）制备得到的改性铝矾土与白云石的混合物、碳化硼、纳米氧化镧和碳纤维混合均匀，加入到无水乙醇中进行超声分散，然后向上述体系中加入十七氟癸基三甲氧基硅烷，同时添加乙酸调节反应体系的pH值为5
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6，于53
‑
55℃反应2.3
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2.5h，反应结束后，将浆料离心分离，所得固体于85
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88℃干燥36
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40h；（3）将聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯与聚丙烯腈的混合物于80
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83℃干燥6
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8h，然后与步骤（2）制备得到的混合物球磨混合均匀制备得到混合料，将混合料倒入模具中压制成型，最后升温至370
‑
373℃高温烧结3
‑
4h，烧结完毕后以15.5
‑
16.0℃/h的速率降至室温，制备得到聚四氟乙烯密封垫片。
[0013]其中：步骤（2）中超声分散时间为1.2
‑
1.5h。
[0014]步骤（2）中十七氟癸基三甲氧基硅烷的质量为改性铝矾土与白云石的混合物、碳化硼、纳米氧化镧和碳纤维四者质量和的4
‑
4.5%。
[0015]步骤（3）中球磨混合转速为300
‑
320r/min，时间为16
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18h。
[0016]步骤（3）中压制成型的压力为45
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48MPa，压制成型的时间为15
‑
20min。
[0017]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：（1）本专利技术所述的聚四氟乙烯密封垫片，以聚四氟乙烯为主原料，额外添加聚全氟乙丙烯、聚丙烯腈、改性铝矾土与白云石的混合物、碳化硼、纳米氧化镧以及碳纤维的混合物，原料之间相互作用，具有协同作用关系。聚全氟乙丙烯与聚丙烯腈协同作用，聚全氟乙丙烯的添加降低了制备的聚四氟乙烯密封垫片在低载荷下的磨损率，为了抵消由于加入聚全氟乙丙烯导致的密封垫片的摩擦系数的增加，需要添加聚丙烯腈，聚丙烯腈的加入，增强了转移膜与对磨面的结合力而形成完整而坚实的摩擦转移膜，使摩擦行为始终在转移膜与基体之间进行，从而使得聚四氟乙烯垫片的摩擦系数维持较低水平，从而提升制备的聚四氟乙烯密封垫片的蠕变松弛性能。所述的改性铝矾土与白云石的混合物是将铝矾土与白云石以特定比例复配后经高温煅烧制备针状莫来石，其中白云石起到烧结助剂的作用，经过1320
‑
1350℃的高温煅烧，白云石中已有富硅液相产生，生成的液相与刚玉相相互接触，促进针状二次莫来石相的形成，从而大大提高了粉料的强度。将高强度的具有莫来石相结构的粉料与碳化硼复配使用，用于提升制备的聚四氟乙烯垫片的硬度。聚四氟乙烯垫片硬度的增加在一定程度上能够增强密封材料表面抵抗机械压力的能力。此外，为了保证制备的聚四氟乙烯垫片的压缩回弹性能，还添加了少量的碳纤维和纳米氧化镧，两者复配使用，在聚四氟乙烯垫片发生弹性或者塑性变形时，填补密封表面缺陷，并进行弹性补偿从而维持聚四氟乙烯垫片的密封能力。
[0018]（2）本专利技术所述的聚四氟乙烯密封垫片，原料之间相互配合、协同作用，使得制备的聚四氟乙烯垫片具有优异的抗蠕变性能、耐冷流性、回弹性、耐磨性以及密封性能。
[0019]（3）本专利技术所述的聚四氟乙烯密封垫片的制备方法，首先制备改性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚四氟乙烯密封垫片，其特征在于：以质量百分数计，由以下原料组成：聚四氟乙烯72
‑
74%、聚全氟乙丙烯3
‑
5%、聚丙烯腈3.2
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3.6%、改性铝矾土与白云石的混合物10.3
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13.5%、碳化硼1
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2%、纳米氧化镧3
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4%、碳纤维2
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3%；其中：所述的改性铝矾土与白云石的混合物的制备方法为：将铝矾土与白云石的混合物、水和钢球混合后进行球磨，于110
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115℃干燥3
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4h，然后以8
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10℃/min的速率升温至1000
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1050℃保温30
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35min，以6
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8℃/min的速率升温至1200
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1250℃保温40
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45min，以3
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4℃/min的速率升温至1320
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1350℃保温50
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60min，最后冷却至室温，粉碎后过325目筛，制备得到改性铝矾土与白云石的混合物。2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯密封垫片，其特征在于：以质量百分数计，由以下原料组成：聚四氟乙烯73%、聚全氟乙丙烯4%、聚丙烯腈3.6%、改性铝矾土与白云石的混合物12.4%、碳化硼1.5%、纳米氧化镧3%、碳纤维2.5%。3.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯密封垫片，其特征在于：铝矾土与白云石的质量比为97
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100:3
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3.3。4.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯密封垫片，其特征在于：铝矾土与白云石的混合物、水、钢球三者的质量比为1:4
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6:18
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20。5.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯密封垫片，其特征在于：球磨时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐兵，
申请(专利权)人：山东森荣新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：