CN106398065A - 一种防老化的碳纳米管-聚四氟乙烯阀门密封圈 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防老化的碳纳米管‑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5‑8份、异山梨醇3‑4份、草酸二甲酯2‑3份、双酚A 3‑4份、MoO3/TiO2‑SiO2催化剂0.1‑0.5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、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30‑35份。本发明公开的防老化碳纳米‑聚四氟乙烯阀门密封圈，耐老化、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，具体涉及一种防老化的碳纳米管-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。
专利号CN1386792A本发明公开了一种含有碳纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料。按体积百分比,碳纳米管在复合材料中的含量在1%～40%。碳纳米管增强聚四氟乙烯复合材料虽然对于耐磨性能有所提高，但是易老化，强度和硬度也低。本发明先对碳纳米管进行改性，再制得碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈，其不仅具有较高的耐磨性能，并且防老化、强度高，韧性好。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种防老化的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈，该碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈耐磨损性强、不易老化、使用寿命长。
本发明的另一目的在于提供上述耐磨损、防老化的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈的制备方法。
一种防老化的碳纳米-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、异山梨醇3-4份、草酸二甲酯2-3份、双酚A 3-4份、MoO3/TiO2-SiO2催化剂0.1-0.5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、硫酸钡3-5份、二硫化钼1-2份、硅烷偶联剂kh5501-3份、氯化铵9-10份、尿素30-35份、水30-35份。
一种防老化的碳纳米-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步骤制备而成：
（1）碳纳米管的的活化
A 碳纳米管的氧化
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，得到氧化的碳纳米管；
B 碳纳米管的活化
将EDTA和氧化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）碳纳米管的改性
将草酸二甲酯在温度为54℃～59℃下熔化，将双酚A和异山梨醇分别与该熔融状态下的草酸二甲酯进行均匀混合，得到两种混合物；向两种混合物中均加入MoO3/TiO2-SiO2催化剂，并保持该两种混合物的温度为65℃～70℃进行酯化反应；将酯化反应后的两种混合物和活性碳纳米管进行超声混合1-2h，获得新混合物，将新混合物的压力控制在1kPa～20kPa，温度控制在220℃～280℃进行预缩聚反应；将预缩聚反应后的产物加入到缩聚反应器中，并控制压力为0.01kPa～5kPa，温度为250℃～310℃进行缩聚反应，得到改性碳纳米管
（3）碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈的制备
先将改性碳纳米管进行球磨，球磨后改性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防老化的碳纳米-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；球磨后改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，本发明提供的防老化的聚四氟乙烯阀门密封圈，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，不易老化，使用寿命能大大提高。
具体实施方式
一种防老化的碳纳米-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8份、异山梨醇3份、草酸二甲酯2份、双酚A 3份、MoO3/TiO2-SiO2催化剂0.3份、60-70%次氯酸钠25份、EDTA 25份、氨水50份、无水乙醇100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30份。
一种防老化的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈，由如下步骤制备而成：
（1）碳纳米管的的活化
A 碳纳米管的氧化
先将二硫化钼分散在60%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20h，得到氧化的碳纳米管；
B 碳纳米管的活化
将EDTA和氧化的碳纳米管分散在氨水中，50℃，PH为5条件下超声3h，静置2h，过滤，滤饼浸入在氯化铵、尿素、水的混合液中超声1h，静置2h，过滤，60℃真空干燥20h，的到活性碳纳米管；
（2）碳纳米管的改性
将草酸二甲酯在温度为55℃下熔化，将双酚A和异山梨醇分别与该熔融状态下的草酸二甲酯进行均匀混合，得到两种混合物；向两种混合物中均加入MoO3/TiO2-SiO2催化剂，并保持该两种混合物的温度为70℃进行酯化反应；将酯化反应后的两种混合物和活性碳纳米管进行超声混合2h，获得新混合物，将新混合物的压力控制在20kPa，温度控制在280℃进行预缩聚反应；将预缩聚反应后的产物加入到缩聚反应器中，并控制压力为5kPa，温度为300℃进行缩聚反应，得到改性碳纳米管
（3）碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈的制备
先将改性碳纳米管进行球磨，球磨后改性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100℃下干燥，将干燥的混合原料在50MPa冷模压成型，加压速率5MPa/min并保压30min；再将成型的产品进行烧结，冷却至室温，即获得防老化的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈。
经测试：拉升强度19MPa；断裂伸长率225%；冲击强度23.5KJ/m；弯曲强度28MPa；磨耗4.3mm3（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)
1.一种防老化的碳纳米管-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、异山梨醇3-4份、草酸二甲酯2-3份、双酚A 3-4份、MoO3/TiO2-SiO2催化剂0.1-0.5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、硫酸钡3-5份、二硫化钼1-2份、硅烷偶联剂kh5501-3份、氯化铵9-10份、尿素30-35份、水30-35份。
2.一种防老化的碳纳米管-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步骤制备而成：
碳纳米管的的活化
A 碳纳米管的氧化
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，得到氧化的碳纳米管；
B 碳纳米管的活化
将EDTA和氧化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；
碳纳米管的改性
将草酸二甲酯在温度为54℃～59℃下熔化，将双酚A和异山梨醇分别与熔融状态下的1/2的草酸二甲酯进行均匀混合，得到两种混合物；向两种混合物中均加入MoO3/TiO2-SiO2催化剂，并保持该两种混合物的温度为65℃～70℃进行酯化反应；将酯化反应后的两种混合物和活性碳纳米管进行超声混合1-2h，获得新混合物，将新混合物的压力控制在1kPa～20kPa，温度控制在220℃～280℃进行预缩聚反应；将预缩聚反应后的产物加入到缩聚反应器中，并控制压力为0.01kPa～5kPa，温度为250℃～310℃进行缩聚反应，得到改性碳纳米管
碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈的制备
先将改性碳纳米管进行球磨，球磨后改性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防老化的碳纳米-聚四氟乙烯阀门密封圈。
3.一种防老化的碳纳米-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；球磨后改性的碳纳米管的粒径为10-50μm。
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