CN106084580A - 一种双疏性的碳纳米‑聚四氟乙烯阀门密封圈 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双疏性的碳纳米‑聚四氟乙烯阀门密封圈,包含以下重量份原料:聚四氟乙烯100份、碳纳米管5‑8份、四氢呋喃60‑80份、1,1‑二苯基乙烯2‑3份、仲丁基锂0.1‑0.3份、己烷2‑3份、甲基丙烯酸(3‑(三异丙氧基硅基))丙撑酯2‑3份、甲基丙烯酸(十七氟辛基)乙撑酯2‑3份、三氟甲苯40‑50份、浓盐酸8‑10份、60‑70%次氯酸钠20‑25份、EDTA 20‑25份、氨水40‑50份、无水乙醇80‑100份、无水甲醇80‑100份、硫酸钡3‑5份、二硫化钼1‑2份、硅烷偶联剂kh550 1‑3份、氯化铵9‑10份等。本发明制得的密封圈,超疏水疏油、耐磨损、使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于阀门密封圈领域,具体涉及一种双疏性的聚四氟乙烯阀门密封圈及其制备方法与应用。
背景技术
聚四氟乙烯(PTFE)以其高度的化学稳定性,极强的耐高、低温性能,突出的不粘性,良好的润滑性,优异的电绝缘性、耐老化性,极小的吸水性等,使其在航空航天、石油化工、机械工业、电子电器、食品工业、纺织等领域具有广泛的应用.但也因其存在机械性能较差,线膨胀系数大,耐蠕变性差,耐磨损性差,硬度低,成型和二次加工困难等缺陷,使其应用范围受到一定的限制。为了改善和克服纯PTFE的缺陷,常采用表面改性,填充改性和共混改性等手段来提高其综合性能,其中尤以填充改性最为简单、价格低、效果好而得以普遍采用。
本发明先制备双疏性共聚物,将碳纳米管表面双疏性处理,而后制得聚苯酯修饰碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈,其不仅具有较高的疏水疏油性能,并且强度高,韧性好。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种双疏性的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈,该碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈疏水疏油、耐高温、使用寿命长。
本发明的另一目的在于提供上述双疏性、耐高温、低蠕变碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈的制备方法。
一种双疏性的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈,其特征在于,所述阀门密封圈由如下重量份的组分制备而成:聚四氟乙烯100份、碳纳米管5-8份、四氢呋喃60-80份、1,1-二苯基乙烯2-3份、仲丁基锂0.1-0.3份、己烷2-3份、甲基丙烯酸(3-(三异丙氧基硅基))丙撑酯2-3份、甲基丙烯酸(十七氟辛基)乙撑酯2-3份、三氟甲苯40-50份、浓盐酸8-10份、60-70%次氯酸钠20-25份、EDTA 20-25份、氨水40-50份、无水乙醇80-100份、无水甲醇80-100份、硫酸钡3-5份、二硫化钼1-2份、硅烷偶联剂kh550 1-3份、氯化铵9-10份、尿素30-35份、水35-80份。
一种双疏性的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈,其特征在于,其制备方法包括如下步骤:
(1)碳纳米管的的活化
A 碳纳米管的氧化改性
先将二硫化钼分散在60-70%次氯酸钠溶液中,再加入碳纳米管搅拌10-12h,抽滤,滤饼放入无水乙醇中超声20-30min,在50-60℃真空干燥20-30h,的到氧化改性的碳纳米管;
B 碳纳米管的活化
将EDTA和氧化改性的碳纳米管分散在氨水中,50-70℃,PH为5-7条件下超声1-3h,静置1-2h,过滤,滤饼浸入在氯化铵、尿素、30-35份水的混合液中超声1-3h,静置1-2h,过滤,50-60℃真空干燥20-30h,的到活性碳纳米管;
(2)双疏性共聚物的制备
-70至-80℃温度下,往30-40份四氢呋喃中加入1,1-二苯基乙烯,接着加入仲丁基锂的己烷溶液;15-20min后,加入甲基丙烯酸(3-(三异丙氧基硅基))丙撑酯,聚合反应2-3h后加入甲基丙烯酸(十七氟辛基)乙撑酯,聚合反应再持续2-3h后加入0.5-1份无水甲醇终止聚合反应;反应体系升温到20-25℃后减压蒸馏浓缩,倒入剩余无水甲醇中沉淀,过滤并干燥,得到双疏性共聚物:聚甲基丙烯酸(3-(三异丙氧基硅基))丙撑酯-嵌段-聚甲基丙烯酸(十七氟辛基)乙撑酯;
(3)碳纳米管表面双疏性处理
将活化后的碳纳米管和双疏性共聚物置于三氟甲苯中,超声分散得到碳纳米管溶液;倒入剩余的四氢呋喃、浓盐酸盐酸和剩余的水,常温搅拌反应7-12h,得到表面双疏性的碳纳米管;
(4)碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈的制备
先将表面双疏性的碳纳米管进行球磨,球磨后表面双疏性的碳纳米管与聚四氟乙烯粉体、硫酸钡混合后,再将硅烷偶联剂kh550喷洒在其中,在40~100℃下干燥,将干燥的混合原料在20~60MPa冷模压成型,加压速率5-10MPa/min并保压1~30min;再将成型的产品进行烧结,冷却至室温,即获得本发明所制备的双疏性的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈。
所述聚四氟乙烯树脂为悬浮聚四氟乙烯树脂,其粒径分布为15~60μm;所述硫酸钡、二硫化钼、的粒径为10~50μm;球磨后表面双疏性的碳纳米管的粒径为10-50μm。
相比于其他的聚四氟乙烯阀门密封圈,本发明提供的双疏性的聚四氟乙烯阀门密封圈,具有超疏水疏油性能,良好的抗挤出变形能力,优秀的抗磨损性能,很好的安装回弹性,使用寿命能大大提高。
具体实施方式
一种双疏性的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈,由如下重量份的组分制备而成:聚四氟乙烯100份、碳纳米管5份、四氢呋喃70份、1,1-二苯基乙烯2份、仲丁基锂0.2份、己烷2份、甲基丙烯酸(3-(三异丙氧基硅基))丙撑酯2份、甲基丙烯酸(十七氟辛基)乙撑酯2份、三氟甲苯45份、浓盐酸8份、60-70%次氯酸钠20份、EDTA 20份、氨水40份、无水乙醇80份、无水甲醇80-份、硫酸钡3份、二硫化钼1份、硅烷偶联剂kh550 3份、氯化铵10份、尿素30份、水60份。
一种双疏性的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈,其特征在于,其制备方法包括如下步骤:
(1)碳纳米管的的活化
A 碳纳米管的氧化改性
先将二硫化钼分散在70%次氯酸钠溶液中,再加入碳纳米管搅拌12h,抽滤,滤饼放入无水乙醇中超声30min,在60℃真空干燥30h,的到氧化改性的碳纳米管;
B 碳纳米管的活化
将EDTA和氧化改性的碳纳米管分散在氨水中,70℃,PH为7条件下超声2h,静置2h,过滤,滤饼浸入在氯化铵、尿素、30份水的混合液中超声3h,静置2h,过滤,50℃真空干燥30h,的到活性碳纳米管;
(2)双疏性共聚物的制备
-80℃温度下,往40份四氢呋喃中加入1,1-二苯基乙烯,接着加入仲丁基锂的己烷溶液;20min后,加入甲基丙烯酸(3-(三异丙氧基硅基))丙撑酯,聚合反应3h后加入甲基丙烯酸(十七氟辛基)乙撑酯,聚合反应再持续3h后加入0.5份无水甲醇终止聚合反应;反应体系升温到25℃后减压蒸馏浓缩,倒入剩余无水甲醇中沉淀,过滤并干燥,得到双疏性共聚物:聚甲基丙烯酸(3-(三异丙氧基硅基))丙撑酯-嵌段-聚甲基丙烯酸(十七氟辛基)乙撑酯;
(3)碳纳米管表面双疏性处理
将活化后的碳纳米管和双疏性共聚物置于三氟甲苯中,超声分散得到碳纳米管溶液;倒入剩余的四氢呋喃、浓盐酸盐酸和剩余的水,常温搅拌反应12h,得到表面双疏性的碳纳米管;
(4)碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈的制备
先将表面双疏性的碳纳米管进行球磨,球磨后表面双疏性的碳纳米管与聚四氟乙烯粉体、硫酸钡混合后,再将硅烷偶联剂kh550喷洒在其中,在75℃下干燥,将干燥的混合原料在50MPa冷模压成型,加压速率7MPa/min并保压30min;再将成型的产品进行烧结,冷却至室温,即获得双疏性的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈。
经测试:拉升强度28MPa;断裂伸长率210%;冲击强度21.5KJ/m;弯曲强度28MPa;磨耗4.2mm3(负载250N,线速度2m/s,时间3分钟)。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内,可不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种双疏性的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈,其特征在于,所述阀门密封圈由如下重量份的组分制备而成:聚四氟乙烯100份、碳纳米管5-8份、四氢呋喃60-80份、1,1-二苯基乙烯2-3份、仲丁基锂0.1-0.3份、己烷2-3份、甲基丙烯酸(3-(三异丙氧基硅基))丙撑酯2-3份、甲基丙烯酸(十七氟辛基)乙撑酯2-3份、三氟甲苯40-50份、浓盐酸8-10份、60-70%次氯酸钠20-25份、EDTA 20-25份、氨水40-50份、无水乙醇80-100份、无水甲醇80-100份、硫酸钡3-5份、二硫化钼1-2份、硅烷偶联剂kh550 1-3份、氯化铵9-10份、尿素30-35份、水35-80份。
2.一种双疏性的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈,其特征在于,其制备方法包括如下步骤:
碳纳米管的的活化
A 碳纳米管的氧化改性
先将二硫化钼分散在60-70%次氯酸钠溶液中,再加入碳纳米管搅拌10-12h,抽滤,滤饼放入无水乙醇中超声20-30min,在50-60℃真空干燥20-30h,的到氧化改性的碳纳米管;
B 碳纳米管的活化
将EDTA和氧化改性的碳纳米管分散在氨水中,50-70℃,PH为5-7条件下超声1-3h,静置1-2h,过滤,滤饼浸入在氯化铵、尿素、30-35份水的混合液中超声1-3h,静置1-2h,过滤,50-60℃真空干燥20-30h,的到活性碳纳米管;
(2)双疏性共聚物的制备
-70至-80℃温度下,往30-40份四氢呋喃中加入1,1-二苯基乙烯,接着加入仲丁基锂的己烷溶液;15-20min后,加入甲基丙烯酸(3-(三异丙氧基硅基))丙撑酯,聚合反应2-3h后加入甲基丙烯酸(十七氟辛基)乙撑酯,聚合反应再持续2-3h后加入0.5-1份无水甲醇终止聚合反应;反应体系升温到20-25℃后减压蒸馏浓缩,倒入剩余无水甲醇中沉淀,过滤并干燥,得到双疏性共聚物:聚甲基丙烯酸(3-(三异丙氧基硅基))丙撑酯-嵌段-聚甲基丙烯酸(十七氟辛基)乙撑酯;
碳纳米管表面双疏性处理
将活化后的碳纳米管和双疏性共聚物置于三氟甲苯中,超声分散得到碳纳米管溶液;倒入剩余的四氢呋喃、浓盐酸盐酸和剩余的水,常温搅拌反应7-12h,得到表面双疏性的碳纳米管;
(4)碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈的制备
先将表面双疏性的碳纳米管进行球磨,球磨后表面双疏性的碳纳米管与聚四氟乙烯粉体、硫酸钡混合后,再将硅烷偶联剂kh550喷洒在其中,在40~100℃下干燥,将干燥的混合原料在20~60MPa冷模压成型,加压速率5-10MPa/min并保压1~30min;再将成型的产品进行烧结,冷却至室温,即获得本发明所制备的双疏性的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈。
3.一种双疏性的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈,其特征在于,所述聚四氟乙烯树脂为悬浮聚四氟乙烯树脂,其粒径分布为15~60μm;所述硫酸钡、二硫化钼、的粒径为10~50μm;球磨后表面双疏性的碳纳米管的粒径为10-50μm。
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