CN106398060A - 一种碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈 - Google Patents

一种碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳纳米‑聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈，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、苯酚8‑10份、对甲基苯甲酸8‑10份、膨润土1‑2份、二苯醚5‑8份、钛酸丁酯1‑3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、改性填料15‑20份、硅烷偶联剂kh550 1‑3份、氯化铵9‑10份、尿素30‑35份、水30‑35份。本发明公开的碳纳米‑聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈具有很强的密封性能，强度、低压缩变形，耐油、耐磨、抗撕裂、耐制动液腐蚀强，不易老化、工作寿命长，永久变形小，成本低。

Description

一种碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈
技术领域
本发明属于密封圈领域，具体涉及一种碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈。
背景技术
目前，随着新技术的发展，对于高精度、寿命长、可连续工作的超高压液压缸需求越来越广泛。公知的高压液压缸是基于通用的设计方法设计的，然而高压液压缸在高压力作用下，缸体胀量较大，密封的挤入效应损坏严重，在大胀缩量下，密封性能无法得到补偿，因而用于高压工作时，寿命短、连续工作能力差、泄漏严重，因此现有手段设计的液压缸工作压力较低。
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。
本发明采用聚苯酯修饰碳纳米管，再以改性填料填充，制得聚苯酯修饰碳纳米-聚四氟乙烯注水泵阀门密封圈，其具有很强的密封性能，强度、低压缩变形，耐油、耐磨、抗撕裂、耐制动液腐蚀强，不易老化、工作寿命长，永久变形小，成本低。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈，该碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈具有很强的密封性能，强度、低压缩变形，工作寿命长。
本发明的另一目的在于提供上述碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈的制备方法。
一种碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈，其特征在于，所述化工泵用阀门密封圈由如下重量份的组分制备而成：四氟乙烯100份、碳纳米管5-8份、苯酚8-10份、对甲基苯甲酸8-10份、膨润土1-2份、二苯醚5-8份、钛酸丁酯1-3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、改性填料15-20份、硅烷偶联剂kh550 1-3份、氯化铵9-10份、尿素30-35份、水30-35份。
一种碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈，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、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）聚苯酯修饰碳纳米管
将活性碳纳米管、苯酚、对羟基苯甲酸加入二苯醚中超声分散1-3h，在加入催化剂钛酸丁酯，70-90℃酯化8-10h，加入膨润土，超声分散0.5-1h，提高反应温度到180-200℃进行缩聚，缩聚20-30h，得到聚苯酯修饰碳纳米管。
（3）碳纳米-聚四氟乙烯密封圈的制备
先将聚苯酯修饰碳纳米管进行球磨，球磨后聚苯酯修饰碳纳米管与聚四氟乙烯粉体、改性填料混合后，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碳纳米-聚四氟乙烯密封圈。
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；球磨后表面惰性的碳纳米管的粒径为10-50μm。
所述的改性填料是由下述重量份的原料组成的：黄土90-100份、氢氧化铝粉2-3份、氮化硅6-10份、碳酸钠10-15份、聚乙二醇1000 3-4份、十二烷基三甲基氯化铵2-3份、三硬脂酸甘油酯1-2份；
所述的改性填料通过如下方法制备得到：
将黄土在1000-1200℃下煅烧1-2小时，取出冷却后，用浓度为3-5%的盐酸浸泡2-3小时，再用浓度为8-10%的氢氧化钠溶液浸泡2-3小时，水洗至中性，与碳酸钠混合，750-800℃下煅烧30-40分钟，冷却后再加入氢氧化铝粉、聚乙二醇1000、三硬脂酸甘油酯，1500-2000转/分搅拌10-15分钟，将十二烷基三甲基氯化铵加热至90-100℃后加入，搅拌均匀，粉碎，过筛即得所述改性填料，粒径为30-50μm。
相比于其他的聚四氟乙烯密封圈，本发明提供的碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈，具有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
一种耐磨的碳纳米-聚四氟乙烯注水泵阀门密封圈，其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、苯酚8份、对甲基苯甲酸8份、膨润土2份、二苯醚5份、钛酸丁酯2份、60-70%次氯酸钠20份、EDTA 20份、氨水50份、无水乙醇100份、改性填料15份、二硫化钼2份、硅烷偶联剂kh550 2份、氯化铵10份、尿素30份、水30份。
一种碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈，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10h，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5条件下超声1h，静置2h，过滤，滤饼浸入在氯化铵、尿素、水的混合液中超声2h，静置1h，过滤，60℃真空干燥30h，的到活性碳纳米管；
（2）聚苯酯修饰碳纳米管
将活性碳纳米管、苯酚、对羟基苯甲酸加入二苯醚中超声分散2h，在加入催化剂钛酸丁酯，85℃酯化8h，加入膨润土，超声分散0.5h，提高反应温度到200℃进行缩聚，缩聚20h，得到聚苯酯修饰碳纳米管。
（3）碳纳米-聚四氟乙烯密封圈的制备
先将聚苯酯修饰碳纳米管进行球磨，球磨后聚苯酯修饰碳纳米管与聚四氟乙烯粉体、改性填料混合后，再将硅烷偶联剂kh550喷洒在其中，在70℃下干燥，将干燥的混合原料在50MPa冷模压成型，加压速率8MPa/min并保压30min；再将成型的产品进行烧结，冷却至室温，即获得碳纳米-聚四氟乙烯密封圈。
改性填料通过如下方法制备得到：
将黄土在1000℃下煅烧2小时，取出冷却后，用浓度为5%的盐酸浸泡3小时，再用浓度为8%的氢氧化钠溶液浸泡3小时，水洗至中性，与碳酸钠混合，800℃下煅烧30分钟，冷却后再加入氢氧化铝粉、聚乙二醇1000、三硬脂酸甘油酯，1500转/分搅拌15分钟，将十二烷基三甲基氯化铵加热至100℃后加入，搅拌均匀，粉碎，过筛即得所述改性填料，粒径为30-50μm。
经测试：拉升强度31MPa；断裂伸长率250%；冲击强度24.0KJ/m；弯曲强度30MPa；磨耗4.1mm3（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 (5)

1.一种碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈，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：四氟乙烯100份、碳纳米管5-8份、苯酚8-10份、对甲基苯甲酸8-10份、膨润土1-2份、二苯醚5-8份、钛酸丁酯1-3份、60-70%次氯酸钠20-25份、EDTA20-25份、氨水40-50份、无水乙醇80-100份、改性填料15-20份、硅烷偶联剂kh550 1-3份、氯化铵9-10份、尿素30-35份、水30-35份。
2.一种碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈，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、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；
聚苯酯修饰碳纳米管
将活性碳纳米管、苯酚、对羟基苯甲酸加入二苯醚中超声分散1-3h，在加入催化剂钛酸丁酯，70-90℃酯化8-10h，加入膨润土，超声分散0.5-1h，提高反应温度到180-200℃进行缩聚，缩聚20-30h，得到聚苯酯修饰碳纳米管。
3.碳纳米-聚四氟乙烯密封圈的制备
先将聚苯酯修饰碳纳米管进行球磨，球磨后聚苯酯修饰碳纳米管与聚四氟乙烯粉体、改性填料混合后，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碳纳米-聚四氟乙烯密封圈。
4.一种碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈，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；球磨后表面惰性的碳纳米管的粒径为10-50μm。
5.一种碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈，其特征在于，所述的改性填料是由下述重量份的原料组成的：黄土90-100份、氢氧化铝粉2-3份、氮化硅6-10份、碳酸钠10-15份、聚乙二醇1000 3-4份、十二烷基三甲基氯化铵2-3份、三硬脂酸甘油酯1-2份；
一种碳纳米-聚四氟乙烯高压液压缸使用往复运动密封圈，其特征在于，所述的改性填料通过如下方法制备得到：
将黄土在1000-1200℃下煅烧1-2小时，取出冷却后，用浓度为3-5%的盐酸浸泡2-3小时，再用浓度为8-10%的氢氧化钠溶液浸泡2-3小时，水洗至中性，与碳酸钠混合，750-800℃下煅烧30-40分钟，冷却后再加入氢氧化铝粉、聚乙二醇1000、三硬脂酸甘油酯，1500-2000转/分搅拌10-15分钟，将十二烷基三甲基氯化铵加热至90-100℃后加入，搅拌均匀，粉碎，过筛即得所述改性填料，粒径为30-50μm。
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