CN104194232A

CN104194232A - 一种填充改性聚四氟乙烯材料及其制备方法

Info

Publication number: CN104194232A
Application number: CN201410466926.XA
Authority: CN
Inventors: 王昳; 李洪臣; 王新宇
Original assignee: SHENYANG BEIYANG FLUORINE PLASTIC Co Ltd
Current assignee: SHENYANG BEIYANG FLUORINE PLASTIC Co Ltd
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2014-12-10

Abstract

本发明公开了一种填充改性聚四氟乙烯材料，通过在聚四氟乙烯粉体中加入玻璃纤维和碳纤维共混得到，该填充改性聚四氟乙烯材料经过冷压，烧结，机械加工后获得密封圈。本发明提供的填充改性聚四氟乙烯材料，具有优异的拉伸强度，良好的耐磨性能，利用该改性材料制备得到的密封圈也具有好的耐磨性和优异的拉伸强度，且该制备方法工艺简单，重复操作性强，由此得到的密封圈产品的性能稳定可靠。

Description

一种填充改性聚四氟乙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚四氟乙烯材料领域，特别涉及一种填充改性的聚四氟乙烯材料，及其制备方法，同时还涉及了利用该填充改性聚四氟乙烯材料用于制备密封圈。

背景技术

聚四氟乙烯(PTFE)是由单体四氟乙烯(TFE)经自由基聚合得到的全氟化聚合物，是1938年由杜邦研究实验室R SPlunkett博士发明，1946年实现商品化，1954年开始投入工业化生产。由于分子结构中含有氟原子吸电子团影响，因此PTFE表现出高度的化学稳定性，突出的不粘性，异常的润滑性及优异的电绝缘性能和耐老化性能。

正因为聚四氟乙烯具有优良的综合性能，如耐高温，耐腐蚀，不粘，自润滑，优良的介电性能以及很低的摩擦系数，因此聚四氟乙烯可用作工程塑料以及能够制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等，另外，还应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。

此外，聚四氟乙烯在原子能、国防、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、金属表面处理、制药、医疗、纺织、食品、冶金冶炼等工业中广泛用作耐高低温、耐腐蚀材料，绝缘材料，防粘涂层等，使之成为不可取代的产品。

特别提到的是，由于聚四氟乙烯具有优异的耐高低温、耐磨性、高度的化学稳定性、小的透气性和良好的力学性能，因此能够被广泛用作汽车工业和机械工业的特殊工况下的工业密封元件，如O型、Y型、U型、L型、J型密封圈和骨架油封、活塞环、机械密封摩擦副、耐磨涂料等。

尽管纯PTFE性能稳定，但是作为密封材料仍存在耐磨性差、易冷流及导热性差等问题。因此，需要对聚四氟乙烯材料进行改性，从而提高聚四氟乙烯材料的抗磨性和耐蠕变性能，使其在机械、交通运输及航空航天等领域得到更加广泛的应用。

在现有技术中，大部分采用共混改性，通过向聚四氟乙烯材料中添加无机填料或是有机高分子材料从而达到提高聚四氟乙烯材料性能的目的。虽然改性后的聚四氟乙烯材料在一定程度上提高了其耐高低温性、耐磨性，但是其填充剂种类多，不仅提高了成本，而且一定程度上影响了共混效果，并不能十分有效的提高聚四氟乙烯材料的耐磨性能，反而会使得改性后的材料的其他性能如力学性能大幅降低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：在聚四氟乙烯粉体中加入玻璃纤维和碳纤维，共混得到填充改性聚四氟乙烯材料，利用该材料制备密封圈，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供一种填充改性聚四氟乙烯材料，该材料由包括以下重量份数的成分组成：

聚四氟乙烯粉体 85～90份

玻璃纤维 7～12份

碳纤维 3～6份

其中，聚四氟乙烯粉体的粒径在12微米以下，玻璃纤维的粒径在89微米以下，玻璃纤维的长径比为1～10:1，碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维，碳纤维的粒径在7微米以下，碳纤维的长径比为5～8:1。

本发明的另一目的在于提供一种由本发明提供的填充改性聚四氟乙烯材料的制备方法，其中，其中，将混合物Ⅰ或混合物Ⅱ加入到容器中，在温度为20～30℃，优选20～25℃，湿度在45％以下的条件下，混合均匀后，获得填充改性聚四氟乙烯材料，其中，混合物Ⅰ为聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维，混合物Ⅱ为聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维、碳纤维以及硅烷偶联剂。

本发明的另一目的在于提供一种由本发明提供的填充改性聚四氟乙烯材料用于制备密封圈的用途。

本发明的再一目的在于提供一种利用本发明提供的填充改性聚四氟乙烯材料的制备密封圈的方法，该方法包括以下步骤：

1)将聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维都在90～120℃下烘烤1～3小时；

2)将步骤1)中烘烤完成后的聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维加入到容器中，在温度为20～30℃，湿度在45％以下的条件下，混合均匀后，经过筛分，冷压，冷压后放置至少12小时，获得半成品毛坯；

3)将步骤2)中冷压成型后的半成品毛坯在380～400℃下进行烧结4～12小时，烧结后降至20～30℃，然后放置至少24小时，最后进行机械加工，获得密封圈的成品。

本发明提供的填充改性聚四氟乙烯材料，具有优异的拉伸强度，良好的耐磨性能，利用该改性材料制备得到的密封圈也具有好的耐磨性和优异的拉伸强度，且该制备方法工艺简单，重复操作性强，由此得到的密封圈产品的性能稳定可靠。

附图说明

图1示出由本发明所得的密封圈的磨耗量与玻璃纤维含量的关系曲线图；

图2示出由本发明所得的密封圈的磨耗系数与玻璃纤维含量的关系曲线图。

附图标号说明

1-碳纤维的重量份数为6份时，玻璃纤维含量与磨耗量的关系；

2-碳纤维的重量份数为4份时，玻璃纤维含量与磨耗量的关系。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

根据本发明的一方面，提供了一种填充改性聚四氟乙烯材料，该材料由包括以下重量份数的成分组成：

聚四氟乙烯粉体 85～90份

玻璃纤维 7～12份

碳纤维 3～6份

其中，聚四氟乙烯粉体的粒径在12微米以下，玻璃纤维的粒径在89微米以下，碳纤维的粒径在7微米以下。

在上述填充改性聚四氟乙烯材料中，若所述聚四氟乙烯的粒径大于12微米，一方面，影响共混效果，另一方面，使得制备得到的成品容易裂口，无法制备得到成品。

在优选的实施方式中，所述聚四氟乙烯粉体的粒径在10微米以下，进一步的，优选在8微米以下。聚四氟乙烯粉体的粒径越小，越有利于与其他物料的混合。

在上述填充改性聚四氟乙烯材料中，所述玻璃纤维的长径比为1～10:1，进一步的，长径比优选为1～8:1，更进一步的，长径比优选为1～5:1。

在上述填充改性聚四氟乙烯材料中，所述玻璃纤维的重量份数不易过小，否则并不能有效提升填充改性聚四氟乙烯粉体的性能，例如耐磨性等性能，此外，玻璃纤维的重量份数不易过大，否则不利于制备得到成品。

在优选的实施方式中，玻璃纤维的重量份数优选8～11份，进一步的，玻璃纤维的重量份数优选9～11份。

在上述填充改性聚四氟乙烯材料中，所述玻璃纤维的粒径不易过大，一方面，影响最终材料的拉伸性能以及摩擦性能，另一方面，则不利于制备得到成品。

在优选的实施方式中，所述玻璃纤维的粒径在80微米以下，进一步的，玻璃纤维的粒径优选在70微米以下，更进一步的，玻璃纤维的粒径优选在60微米以下。玻璃纤维的粒径越小，越有利于与其他物料的混合。

在上述填充改性聚四氟乙烯材料中，所述碳纤维的具体种类提及聚丙烯腈基碳纤维，其长径比为5～8:1，碳纤维的密度为1.76g/cm³。

在上述填充改性聚四氟乙烯材料中，所述碳纤维的重量份数不易过小，否则并不能有效提升填充改性聚四氟乙烯材料的性能，例如拉伸强度、耐磨性等性能，此外，碳纤维的重量份数不易过大，否则易使得成品裂口，不利于制备得到成品。

在优选的实施方式中，所述碳纤维的重量份数为4～6份。

在上述填充改性聚四氟乙烯材料中，所述碳纤维的粒径不易过大，一方面，影响最终材料的拉伸性能以及摩擦性能，另一方面，则不利于制备得到成品。

在优选的实施方式中，所述碳纤维的粒径在5微米以下，进一步的，碳纤维的粒径优选在3微米以下，更进一步的，碳纤维的粒径优选在1微米以下。碳纤维的粒径越小，越有利于与其他物料的混合。

在优选的实施方式中，在上述填充改性聚四氟乙烯材料中，还可以加入硅烷偶联剂，一方面，可以促使半成品毛坯在烧结时充分交联，此外，还可以提高聚合度，从而提升填充改性聚四氟乙烯材料的拉伸强度和耐磨性。

根据本发明，硅烷偶联剂可由下式所示：

YSiX₃

其中，Y为链烯基、末端带有氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基的烃基，X为可水解基团，具体提及：-Cl、-OMe、-OEt、-OC₂H₄OCH₃、-OSiMe₃以及-OAc。

特别地，Y优选为末端带有氨基、环氧基的烃基或链烯基，进一步的，Y优选为末端带有氨基的烃基或链烯基。

其中，链烯基具体提及：CH₂＝CH(CH₂)_n-，n为1～8，CH₂＝C(CH₃)-，CH₂＝CH-，特别地，优选CH₂＝CH-，末端带有氨基的烃基具体提及：H₂N(CH₂)_n-，n为1～8，特别地，优选H₂N(CH₂)₃-，X基团优选为-OC₂H₅，-OCH₃，进一步的，X基团优选为-OC₂H₅。

基于重量份数为85～90份的聚四氟乙烯粉体，偶联剂的添加量为1～8份，进一步的，偶联剂的重量份数优选为2～7份，更进一步的，偶联剂的重量份数优选为2～5份。

根据本发明的另一方面，提供了一种填充改性聚四氟乙烯材料的制备方法，其中，将聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维加入到容器中，在温度为20～30℃，湿度在45％以下的条件下，混合均匀后，获得填充改性聚四氟乙烯材料。特别地，在容器中加入聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维的同时，可加入硅烷偶联剂。

在上述制备方法中，温度优选为20～25℃，湿度优选为40％以下，更优选为35％以下。

根据本法明，在上述制备方法中，所提及的温度和湿度均可以通过安装一些设备如空调来进行调节。

在优选的实施方式中，将聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维混合之前，将聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维都在90～120℃下烘烤1～3小时。

其中，烘烤的温度优选为95～110℃，烘烤时间优选为1.5～2.5小时。

将原料聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维在一定温度下烘烤，降低了原料中的含水量，从而能够提高填充改性聚四氟乙烯材料的品质。

根据本发明的另一方面，一种填充改性聚四氟乙烯材料用于制备密封圈的用途。

由于本发明提供的填充改性聚四氟乙烯材料具有优异的性能，如优异的耐高低温、良好的耐磨性、好的化学稳定性和良好的力学性能，因此填充改性聚四氟乙烯被广泛用作汽车工业和机械工业的特殊工况下的工业密封元件，如O型、Y型、U型、L型、J型密封圈和骨架油封、活塞环、机械密封摩擦副、耐磨涂料等。特别的，适合用于密封圈领域。

根据本发明的再一方面，提供了一种利用填充改性聚四氟乙烯材料制备密封圈的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维都在90～120℃下烘烤1～3小时。

在上述步骤一中，将原料聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维在一定温度下烘烤，降低了原料中的含水量，从而降低了半成品毛坯在烧结过程中对交联过程的影响，进一步的提升了产品的拉伸性能，同时相应的，也提升了产品的耐磨性。

在优选的实施方式中，烘烤的温度为95～110℃，烘烤的时间为1.5～2.5小时。

步骤二、将步骤一中烘烤完成后的聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维加入到容器中，在温度为20～30℃，湿度在45％以下的条件下，混合均匀后，经过筛分，冷压，冷压成型后放置至少12小时，获得半成品毛坯。

在上述步骤二中，将聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维加入到容器中，优选在20～25℃的条件下，优选湿度在40％以下，更优选湿度在35％以下，将上述三种原料混合均匀。其中，搅拌速率并没有特别地限制，只要将原料混合均匀即可。另外，对搅拌时间也没有特别地限制，只要将原料混合均匀即可。

特别地，将原料加入容器中后，搅拌混合10～30分钟，优选15～20分钟。

在上述步骤二中，在混匀的过程中，控制环境的湿度在45％以下，从而不会影响后续烧结工艺中的交联反应。

在上述步骤二中，所述温度以及湿度均可以通过安装设备如空调来调节实现。

在上述步骤二中，由于聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维在混合均匀的过程中，原料之间摩擦生热，从而造成一部分原料的结块，因此在混合均匀完成后，过120目筛进行筛分。

在上述步骤二中，为了提高工业化过程中的生产效率，将筛分后的混合物料转移到定制容器中，因此无需额外称量原料的重量。

在上述步骤二中，将一定重量的混合物料加入模具中，然后在8～12MPa下模压成型，获得密封圈的半成品毛坯。

在优选的实施方式中，将聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维混合均匀，进行筛分后，然后加入重量份数为1～8份的硅烷偶联剂，混合均匀，其中，硅烷偶联剂的重量份数优选为2～7份，更优选为2～5份。

其中，所述硅烷偶联剂由下式所示：

YSiX₃

其中，Y为链烯基、末端带有氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基的烃基，X为-Cl、-OMe、-OEt、-OC₂H₄OCH₃、-OSiMe₃或-OAc，进一步的，Y优选为末端带有氨基、环氧基的烃基或链烯基，更进一步的，Y优选为末端带有氨基的烃基或链烯基。

其中，链烯基优选：CH₂＝CH(CH₂)n-，n为1～8，CH₂＝C(CH₃)-，CH₂＝CH-，更优选CH₂＝CH-，末端带有氨基的烃基优选：H₂N(CH₂)_n-，n为1～8，更优选H₂N(CH₂)₃-，X基团优选为-OC₂H₅，-OCH₃，进一步的，X基团优选为-OC₂H₅。

加入硅烷偶联剂，一方面，可以促使半成品毛坯在烧结时充分交联，此外，还可以提高聚合度，从而提升最终成品的拉伸强度和耐磨性。更为重要的是，加入硅烷偶联剂，可以有效缩短半成品毛坯在烧结过程中的烧结时间，从而降低了烧结成本，有利于大规模的产业化推广。

根据实际需求，可选择不同的模具进行冷压。

冷压完成之后，放置至少12小时，从而有利于下一步工艺的进行。

步骤三、将步骤二中冷压成型后的半成品毛坯进行烧结，烧结后降至20～30℃，然后放置至少24小时，最后进行机械加工，获得密封圈的成品。

在上述步骤三中，半成品毛坯在380～400℃的条件下进行烧结4～12小时，优选4～8小时，进一步的更优选4～6小时。

在上述步骤三中，烧结的温度不易过低，否则不利于半成品毛坯在烧结中的交联，烧结的温度不易过高，容易造成半成品毛坯的裂口，同样不利于最终成品的得到。

特别地，烧结温度优选为380～390℃。

其中，烧结的时间不易过低，否则不利于成品的得到，烧结的时间不易过高，否则造成不必要的浪费，从而提高了生产成本。

在上述步骤三中，将半成品毛坯放入烧结炉中后，可根据实际需求，设置升温的速率，在烧结完成后，根据实际需求，设置降温的速率。

特别地，在烧结时，设置升温速率为13～18℃/h，升至烧结温度，待烧结完成后，设置降温速率为13～18℃/h，降至20～30℃。

在上述步骤三中，烧结完成后，优选对半成品毛坯降至20～25℃，其中，对降温的方式并没有特别地限制，特别地，优选自然降温。然后放置至少24小时，有利于半成品毛坯的内部热量的释放，从而有利于机械加工。

在步骤三所述的机械加工过程中，根据实际需求的规格尺寸，对密封圈进行加工，此外，使得密封圈的外观平整光滑。

根据本发明所提供的密封圈成品，由于具有优异的性能，能够在无油和少油条件下，在-160～160℃、30～40MPa条件下应用。

综合而言，通过在聚四氟乙烯粉体中加入玻璃纤维和碳纤维进行改性得到的填充改性聚四氟乙烯材料，能够大幅提高材料的耐磨性，同时该材料具有优异的拉伸强度。

根据本发明，利用该填充改性聚四氟乙烯材料得到的密封圈，由于碳纤维和玻璃纤维的加入，相当于在密封圈的对磨面上引进了一种新摩擦组分，因此在对磨过程中，减少了对聚四氟乙烯材料本身的磨损，从而使得密封圈的耐磨性提高。

当密封圈与硬表面摩擦时，会对聚四氟乙烯材料的主链产生剪切，增强了分子的活性，导致了强烈的粘着，迅速在对磨金属表面上形成一层薄的具有低剪切强度的转移膜。

经本发明人研究发现，由填充改性聚四氟乙烯材料制备得到的密封圈，不仅碳纤维参与了转移膜的形成，玻璃纤维也参与了转移膜的形成，从而对提高材料转移膜的形成以及附着起到有益的作用；此外，碳纤维和玻璃纤维的加入，还能起到成核剂的作用，提供适当的晶核，在改性后的材料中形成微晶，提升了材料的拉伸强度和耐磨性能。

另外，碳纤维作为润滑剂加入到聚四氟乙烯粉体中，可以加速磨合过程，缩短磨合时间，降低摩擦阻力，从而降低对密封圈成品的磨损。

综合而言，由本发明提供的填充改性聚四氟乙烯材料组成简单，且聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维彼此之间的混合性能好，无需额外添加其他助剂以及填料便能大幅提升材料的性能，如拉伸强度以及摩擦性能。

不过，需要说明的是，上述机理仅是一种可能性推测，本发明并不限于此。

实施例

以下通过具体实例进一步描述本发明。不过这些实例仅仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。

在下述实施例中：

聚四氟乙烯粉体：粒径为12微米，

玻璃纤维：粒径为89微米，长径比为10:1，

碳纤维：聚丙烯腈基碳纤维，粒径为7微米，长径比8:1，

硅烷偶联剂：γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-570)。

实施例1

1)称取850g的聚四氟乙烯粉体、90g玻璃纤维以及40g碳纤维，在90℃下烘烤3小时；

2)将步骤1)中烘烤完成后的三种原料加入到容器中，在温度为20℃，湿度为45％的条件下混合均匀，过120目筛进行筛分，在10.5MPa下冷压，冷压后放置12小时，获得半成品毛坯；

3)将步骤2)中获得的半成品毛坯在380℃下烧结4小时，烧结后降至30℃，然后放置24小时，最后进行机械加工，获得密封圈的成品Ⅰ。

实施例2

1)称取850g的聚四氟乙烯粉体、100g玻璃纤维以及40g碳纤维，在100℃下烘烤2小时；

2)将步骤1)中烘烤完成后的三种原料加入到容器中，在温度为20℃，湿度为45％的条件下混合均匀，过120目筛进行筛分，在10.2MPa下冷压，冷压后放置12小时，获得半成品毛坯；

3)将步骤2)中获得的半成品毛坯在390℃下烧结4小时，烧结后降至20℃，然后放置24小时，最后进行机械加工，获得密封圈的成品Ⅱ。

实施例3

1)称取850g的聚四氟乙烯粉体、110g玻璃纤维以及40g碳纤维，在95℃下烘烤2小时；

2)将步骤1)中烘烤完成后的三种原料加入到容器中，在温度为20℃，湿度为45％的条件下混合均匀，过120目筛进行筛分，在10.0MPa下冷压，冷压后放置12小时，获得半成品毛坯；

3)将步骤2)中获得的半成品毛坯在380℃下烧结4小时，烧结后降至20℃，然后放置24小时，最后进行机械加工，获得密封圈的成品Ⅲ。

实施例4

1)称取900g的聚四氟乙烯粉体、90g玻璃纤维以及60g碳纤维，在90℃下烘烤3小时；

3)将步骤2)中获得的半成品毛坯在390℃下烧结4小时，烧结后降至30℃，然后放置24小时，最后进行机械加工，获得密封圈的成品Ⅳ。

实施例5

1)称取900g的聚四氟乙烯粉体、100g玻璃纤维以及60g碳纤维，在95℃下烘烤2小时；

2)将步骤1)中烘烤完成后的三种原料加入到容器中，在温度为20℃，湿度为45％的条件下混合均匀，过120目筛进行筛分，然后加入50g硅烷偶联剂，混合均匀后，在10MPa下冷压，冷压后放置12小时，获得半成品毛坯；

3)将步骤2)中获得的半成品毛坯在380℃下烧结4小时，烧结后降至20～30℃，然后放置24小时，最后进行机械加工，获得密封圈的成品Ⅴ。

实施例6

1)称取850g的聚四氟乙烯粉体、100g玻璃纤维、60g碳纤维，在95℃下烘烤2小时；

2)将步骤1)中烘烤完成后的三种原料以及加入到容器中，在温度为20℃，湿度为45％的条件下混合均匀，过120目筛进行筛分，筛分后，加入20g硅烷偶联剂，混合均匀后，在10.0MPa下冷压，冷压后放置12小时，获得半成品毛坯；

3)将步骤2)中获得的半成品毛坯在380℃下烧结5小时，烧结后降至25℃，然后放置24小时，最后进行机械加工，获得密封圈的成品Ⅵ。

实施例7

重复实施例6，其中，在步骤2)中，不加入硅烷偶联剂，其余条件不变，则烧结需要6小时，最终获得密封圈的成品Ⅶ。

对比例

对比例1

重复实施例1，其中，改变聚四氟乙烯粉体的粒径为15微米，其余条件不变，则得到的半成品毛坯裂口，无法得到密封圈成品。

对比例2

重复实施例1，改变步骤3)中所述的烧结温度为410℃，其余条件不变，则得到的半成品毛坯裂口，无法得到密封圈成品。

试验例

拉伸性能测定

按HG/T2902-1997测试方法对实施例1～7所得的密封圈成品的拉伸强度进行测试，结果如下表1所示：

表1

样品	拉伸强度/MPa
		Ⅰ	20.19
Ⅱ	23.46
		Ⅲ	19.32
Ⅳ	18.40
		Ⅴ	17.57
Ⅵ	19.03
		Ⅶ	18.80

摩擦磨耗性能

按GB3960-83测试方法对实施例1～7所得的密封圈成品的磨耗量以及摩擦系数进行测试，结果如下表2所示：

表2

样品	磨耗量/g	摩擦系数
			Ⅰ	0.0024	0.153
Ⅱ	0.0023	0.145
			Ⅲ	0.0027	0.161
Ⅳ	0.0035	0.170
			Ⅴ	0.0042	0.179
Ⅵ	0.0032	0.158
			Ⅶ	0.0038	0.174

相对密度

按GB1033-86测试方法对实施例1～7所得的密封圈成品的相对密度进行测试，结果如下表3所示：

表3

样品	相对密度/g/cm³
		Ⅰ	2.10
Ⅱ	2.28
		Ⅲ	1.92
Ⅳ	1.84
		Ⅴ	1.77
Ⅵ	1.90
		Ⅶ	1.85

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims

1.一种填充改性聚四氟乙烯材料，该材料由包括以下重量份数的成分制成：

聚四氟乙烯粉体 85～90份

玻璃纤维 7～12份

碳纤维 3～6份

其中，聚四氟乙烯粉体的粒径在12微米以下，玻璃纤维的粒径在89微米以下，玻璃纤维的长径比为1～10:1，碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维，碳纤维粒径在7微米以下，碳纤维的长径比为5～8:1。

2.根据权利要求1所述的填充改性聚四氟乙烯材料，其中，

所述玻璃纤维的重量份数为8～11份，更优选9～11份，或/和

所述碳纤维的重量份数为4～6份。

3.根据权利要求1或2所述的填充改性聚四氟乙烯材料，其中，

所述聚四氟乙烯粉体的粒径在10微米以下，优选在8微米以下，或/和

所述玻璃纤维的粒径在80微米以下，优选在70微米以下，更优选在60微米以下，或/和玻璃纤维的长径比为1～8:1，更优选为1～5:1，或/和

所述碳纤维的粒径在5微米以下，更优选在3微米以下，最优选在1微米以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的填充改性聚四氟乙烯材料，其中，该材料包括重量份数为1～8份的硅烷偶联剂，重量份数优选为2～7份，更优选为2～5份。

5.根据权利要求4中所述的填充改性聚四氟乙烯材料，其中，所述硅烷偶联剂由下式所示：

YSiX₃

其中，Y为链烯基、末端带有氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基的烃基，X为-Cl、-OMe、-OEt、-OC₂H₄OCH₃、-OSiMe₃或-OAc，Y优选为末端带有环氧基、氨基的烃基或链烯基，X优选为-OC₂H₅或OCH₃，Y更优选为末端带有氨基的烃基或链烯基，X更优选为-OC₂H₅，其中，链烯基优选CH₂＝CH(CH₂)n-，n为1～8，CH₂＝C(CH₃)-，CH₂＝CH-，更优选CH₂＝CH-，末端带有氨基的烃基优选H₂N(CH₂)_n-，n为1～8，更优选H₂N(CH₂)₃-。

6.一种制备权利要求1～5中任一项所述的填充改性聚四氟乙烯材料的方法，其中，将混合物Ⅰ或混合物Ⅱ加入到容器中，在温度为20～30℃，优选20～25℃，湿度在45％以下的条件下，混合均匀后，获得填充改性聚四氟乙烯材料，其中，混合物Ⅰ为聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维，混合物Ⅱ为聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维、碳纤维以及硅烷偶联剂。

7.一种利用权利要求1～5中任一项所述的填充改性聚四氟乙烯材料用于制备密封圈的用途。

8.一种利用权利要求1～5中任一项所述的填充改性聚四氟乙烯材料制备密封圈的方法，该方法包括以下步骤：

2)将步骤1)中烘烤完成后的聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维加入到容器中，在温度为20～30℃，湿度在45％以下的条件下，混合均匀后，经过筛分，冷压，冷压成型后放置至少12小时，获得半成品毛坯，其中冷压时的压强为8～12MPa；

3)将步骤2)中冷压成型后的半成品毛坯在380～400℃下烧结4～12小时，烧结后降至20～30℃，然后放置至少24小时，最后进行机械加工，获得密封圈的成品。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，

在所述步骤1)中，烘烤的温度为95～110℃，烘烤的时间为1.5～2.5小时，和/或

在所述步骤2)中，在温度为20～25℃，湿度在40％以下，优选湿度在35％以下的条件下，搅拌混合聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维，和/或

在所述步骤3)中，烧结的温度为380～390℃，烧结时间为4～8小时，优选4～6小时，和/或在烧结时，升温速率为13～18℃/h，烧结完成后，降温速率为13～18℃/h。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其中，在所述步骤2)中，聚四氟乙烯粉体、玻璃纤维以及碳纤维混合均匀，经过筛分后，然后加入1～8份的硅烷偶联剂，混合均匀，其中，硅烷偶联剂的重量份数优选为2～7份，更优选为2～5份。