CN104592695A - 一种阀门密封用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阀门密封用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料，涉及阀门密封材料技术领域，由如下质量份数的原料制成：聚四氟乙烯65-70份、纳米碳纤维15-20份、羧甲基纤维素钠10-12份、线型酚醛树脂8-10份、甘油8-10份、膨润土5-8份、白炭黑4-5份、石英砂3-5份、邻苯二甲酸二丁酯3-5份、石蜡3-4份、邻羟基苯甲酸苯酯2-3份、对苯二胺2-3份、猪油1-2份、聚酯1-2份、乙醇20-25份。本发明采用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯，并添加适量助剂，制得的复合材料具有可塑性好、耐高温、抗老化和耐腐蚀的特点，可加工成各种形状，并且摩擦系数低，使用温度为-155℃-400℃，可作为密封材料使用，从而提高阀门的密封性能。

Description

一种阀门密封用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料
技术领域：
本发明涉及阀门密封材料技术领域，具体涉及一种阀门密封用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料。
背景技术：
目前普遍在阀门上使用的非金属密封材料为纯聚四氟乙烯(PTFE)、增强聚四氟乙烯(RTFE)等氟塑料或者柔性石墨。普通氟塑料可塑性好，可加工成各种形状，且摩擦系数低，但是有不耐高温的缺点，其使用温度为-40℃-160℃；而柔性石墨虽然可耐高温，使用温度为-196℃-600℃，其可塑性差，只能加工成片状或者矩形环状等结构，且摩擦系数相对较高。
近年来，利用纳米物质进行材料改性加工的研究越来越多，但应用于阀门密封材料方面的报道很少，因此我们可以利用纳米物质对阀门密封材料进行改性，以期获得密封性、抗老化性、抗腐蚀性等性能优异的阀门密封复合材料。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种密封性、抗老化性和抗腐蚀性优异的阀门密封用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种阀门密封用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料，由如下质量份数的原料制成：
聚四氟乙烯65-70份、纳米碳纤维15-20份、羧甲基纤维素钠10-12份、线型酚醛树脂8-10份、甘油8-10份、膨润土5-8份、白炭黑4-5份、石英砂3-5份、邻苯二甲酸二丁酯3-5份、石蜡3-4份、邻羟基苯甲酸苯酯2-3份、对苯二胺2-3份、猪油1-2份、聚酯1-2份、乙醇20-25份。
所述纳米碳纤维直径为50-200nm，长径比为100-500。
一种阀门密封用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括下列步骤：
(1)搅拌下将纳米碳纤维缓慢加入到乙醇中，然后超声处理10-15min，得到纳米碳纤维的乙醇溶液；
(2)向高速混合机中先加入膨润土、白炭黑、石英砂和聚酯，混合10-15min后再加入线型酚醛树脂、石蜡和猪油，然后升温至90-95℃混合5-10min，得混合物I；
(3)将混合物I加入到砂磨机中，砂磨25-30min后再加入纳米碳纤维的乙醇溶液和甘油，继续砂磨15-20min，得混合物II；
(4)将混合物II加入到密炼机中，加热至120-140℃后混炼3-5min，然后开始降温，当温度降至70-80℃后加入聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠，在此温度下混炼5-10min，再加入邻苯二甲酸二丁酯、邻羟基苯甲酸苯酯和对苯二胺，继续混炼3-5min，得混炼胶；
(5)将制得的混炼胶加入到双螺杆挤出机中，使胶料连续挤出，并在硫化罐中硫化成型，控制硫化压力为0.5-0.6MPa，硫化时间为100-120min即可。
本发明的有益效果是：本发明采用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯，并添加适量助剂，制得的复合材料具有可塑性好、耐高温、抗老化和耐腐蚀的特点，可加工成各种形状，并且摩擦系数低，使用温度为-155℃-400℃，可作为密封材料使用，从而提高阀门的密封性能。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种阀门密封用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料，由如下质量份数的原料制成：
聚四氟乙烯65份、纳米碳纤维15份、羧甲基纤维素钠10份、线型酚醛树脂8份、甘油8份、膨润土5份、白炭黑4份、石英砂3份、邻苯二甲酸二丁酯3份、石蜡3份、邻羟基苯甲酸苯酯2份、对苯二胺2份、猪油1份、聚酯1份、乙醇20份。
所述纳米碳纤维直径为50-200nm，长径比为100-500。
一种阀门密封用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括下列步骤：
(1)搅拌下将纳米碳纤维缓慢加入到乙醇中，然后超声处理15min，得到纳米碳纤维的乙醇溶液；
(2)向高速混合机中先加入膨润土、白炭黑、石英砂和聚酯，混合10min后再加入线型酚醛树脂、石蜡和猪油，然后升温至90-95℃混合10min，得混合物I；
(3)将混合物I加入到砂磨机中，砂磨25min后再加入纳米碳纤维的乙醇溶液和甘油，继续砂磨15min，得混合物II；
(4)将混合物II加入到密炼机中，加热至120-140℃后混炼5min，然后开始降温，当温度降至70-80℃后加入聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠，在此温度下混炼10min，再加入邻苯二甲酸二丁酯、邻羟基苯甲酸苯酯和对苯二胺，继续混炼5min，得混炼胶；
(5)将制得的混炼胶加入到双螺杆挤出机中，使胶料连续挤出，并在硫化罐中硫化成型，控制硫化压力为0.5MPa，硫化时间为120min即可。
实施例2
一种阀门密封用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料，由如下质量份数的原料制成：
聚四氟乙烯70份、纳米碳纤维18份、羧甲基纤维素钠11份、线型酚醛树脂9份、甘油9份、膨润土6份、白炭黑5份、石英砂4份、邻苯二甲酸二丁酯4份、石蜡3份、邻羟基苯甲酸苯酯3份、对苯二胺2份、猪油-2份、聚酯1份、乙醇23份。
本实施例复合材料的制备方法同实施例1。
实施例3
一种阀门密封用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料，由如下质量份数的原料制成：
聚四氟乙烯70份、纳米碳纤维20份、羧甲基纤维素钠12份、线型酚醛树脂10份、甘油10份、膨润土8份、白炭黑5份、石英砂5份、邻苯二甲酸二丁酯-5份、石蜡4份、邻羟基苯甲酸苯酯3份、对苯二胺3份、猪油2份、聚酯2份、乙醇25份。
本实施例复合材料的制备方法同实施例1。
实施例1-3采用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯，并添加适量助剂，制得的复合材料具有可塑性好、耐高温、抗老化和耐腐蚀的特点，可加工成各种形状，并且摩擦系数低，使用温度为-155℃-400℃，可作为密封材料使用，从而提高阀门的密封性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种阀门密封用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料，其特征在于，由如下质量份数的原料制成：
聚四氟乙烯65-70份、纳米碳纤维15-20份、羧甲基纤维素钠10-12份、线型酚醛树脂8-10份、甘油8-10份、膨润土5-8份、白炭黑4-5份、石英砂3-5份、邻苯二甲酸二丁酯3-5份、石蜡3-4份、邻羟基苯甲酸苯酯2-3份、对苯二胺2-3份、猪油1-2份、聚酯1-2份、乙醇20-25份。
2.根据权利要求1所述的一种阀门密封用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料，其特征在于：所述纳米碳纤维直径为50-200nm，长径比为100-500。
3.根据权利要求1所述的一种阀门密封用纳米碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)搅拌下将纳米碳纤维缓慢加入到乙醇中，然后超声处理10-15min，得到纳米碳纤维的乙醇溶液；
(2)向高速混合机中先加入膨润土、白炭黑、石英砂和聚酯，混合10-15min后再加入线型酚醛树脂、石蜡和猪油，然后升温至90-95℃混合5-10min，得混合物I；
(3)将混合物I加入到砂磨机中，砂磨25-30min后再加入纳米碳纤维的乙醇溶液和甘油，继续砂磨15-20min，得混合物II；
(4)将混合物II加入到密炼机中，加热至120-140℃后混炼3-5min，然后开始降温，当温度降至70-80℃后加入聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠，在此温度下混炼5-10min，再加入邻苯二甲酸二丁酯、邻羟基苯甲酸苯酯和对苯二胺，继续混炼3-5min，得混炼胶；
(5)将制得的混炼胶加入到双螺杆挤出机中，使胶料连续挤出，并在硫化罐中硫化成型，控制硫化压力为0.5-0.6MPa，硫化时间为100-120min即可。
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