CN107501820A - 自润滑防尘区密封条ptfe树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents

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靳予
孙佳青
孙克原
陈佩民
陈朝曦
焦小东
陈银
徐小曼
杨勇
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Abstract

本发明公开了一种自润滑防尘区密封条PTFE树脂复合材料，按质量百分比由以下组分构成：石墨和六方氮化硼混合烧结后研磨粉末：8‑15%，PI：12‑20%，纳米蒙脱石：1‑2%，表面活性剂：0.5‑2%，余量为 PTFE。还公开了其制备方法。本发明中，PTFE有优秀的自润滑能力，但仅限于在低温条件下，当环境温度超过250 ℃时就会产生较大形变，且机械性能不够出色。在PTFE中加入PI后可以增加复合材料的硬度，冲击强度以及弯曲强度，综合机械性能得到提升。石墨和六方氮化硼混合烧结后研磨粉末添加到PTFE中可以极大的提高聚四氟乙烯的机械性能和高温条件下的自润滑性能。用本发明材料制得的自润滑防尘区密封条具有良好的机械性能和自润滑性能。

Description

自润滑防尘区密封条PTFE树脂复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车上的空气涡旋压缩机用自润滑防尘区密封条PTFE树脂复合材料及其制备方法，属于复合材料领域。
背景技术
聚四氟乙烯（ PTFE）是一种综合性能优秀的聚合物材料，有极好的耐高低温性和耐化学腐蚀性，且介电性能优良，摩擦系数极小热稳定性好，可在-260℃~260℃长期使用，但是纯PTFE具有冷流性，尺寸稳定性差，介电强度低，磨损大等缺点。为了克服纯PTFE的缺陷，通常采用表面改性，填充改性或共混改性的手段来提高其综合性能，其中填充改性因为简单、价格低、效果好而得到广泛的应用。
聚酰亚胺（PI）是一类具有十分稳定的芳杂环结构单元的耐热性高分子材料，具有突出的热稳定性，玻璃化温度Tg在260℃以上，可承受250~400℃的高温，优良的机械性能、抗辐射性能以及耐溶剂性能，并且在高温，高低压和高速等极端环境中具有很好的摩擦磨损性能，常作为高性能热塑性复合材料在航空航天等领域。
新能源汽车上一般使用空气涡旋压缩机为车辆的制动系统、开关门结构等提供压缩空气。空气涡旋压缩机是对空气进行压缩获得高压气体的压缩机，其由一个固定的渐开线涡旋盘和一个呈偏心回旋平动的渐开线运动涡旋盘组成，防尘区密封件是用于动静涡旋盘之间起密封和减磨耐磨作用的部件，是影响压缩机性能和寿命的关键部位，由于空气涡旋压缩机存在多个工作腔，无法对多个腔实行外冷却，且空气的绝热指数较高，因此防尘区密封件经常会在较大的温差条件下工作，需要在高温和低温环境下均具有良好的自润滑性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种自润滑防尘区密封条PTFE树脂复合材料，具有良好的耐高温性能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种自润滑防尘区密封条PTFE树脂复合材料，其特征在于：按质量百分比由以下组分构成：
石墨和六方氮化硼混合烧结后研磨粉末：8-15%
PI：12-20%
纳米蒙脱石：1-2%
表面活性剂：0.5-2%
余量为 PTFE。
优选的，PTFE细粉的粒度25-40μm，表观密度400-500g/L；PI细粉的粒径65-80μm，表观密度800-1000g/L。
优选的，所述石墨和六方氮化硼混合烧结后研磨粉末粒径为2500-3000目。
优选的，所述表面活性剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物与十二烷基磺酸钠以重量比0.8:1组成的混合物。
优选的，所述纳米蒙脱石粒径为50-300nm。
本发明还公开了上述自润滑防尘区密封条的制备方法，其步骤包括：
（1）、石墨和六方氮化硼以重量比7：3的比例混合后，在1100℃，5GPa压力下保温15分钟，然后冷却至室温，对烧结后的产物进行研磨，至粒径2500-3000目；
（2）、按量称取原料，加入高速混料机中，高速搅拌2~3min后取出，放置2~6h；
（3）、使用压机进行冷压成型，压力10~30MPa，保压时间1min，脱模得到预成型样品；
（4）、将预成型样品放入烧结炉中，在400±5℃下进行烧结4~6h，随炉自然冷却至室温，机械加工得到自润滑防尘区密封条。
本发明中，PTFE有优秀的自润滑能力，但仅限于在低温条件下，当环境温度超过250 ℃时就会产生较大形变，且机械性能不够出色。在PTFE中加入PI后可以增加复合材料的硬度，冲击强度以及弯曲强度，综合机械性能得到提升。石墨和六方氮化硼混合烧结后研磨粉末添加到PTFE中可以极大的提高聚四氟乙烯的机械性能和高温条件下的自润滑性能。用本发明材料制得的新能源汽车上的空气涡旋压缩机用自润滑防尘区密封条具有良好的机械性能和自润滑性能。
具体实施方式
实施例1-3
本空气涡旋压缩机用自润滑防尘区密封条的制备方法，其步骤包括：
（1）、石墨和六方氮化硼以重量比7：3的比例混合后，在1100℃，5GPa压力下保温15分钟，然后冷却至室温，对烧结后的产物进行研磨，至粒径2500-3000目；
（2）、按量称取原料，加入高速混料机中，高速搅拌2~3min后取出，放置2~6h；
（3）、使用压机进行冷压成型，压力10~30MPa，保压时间1min，脱模得到预成型样品；
（4）、将预成型样品放入烧结炉中，在400±5℃下进行烧结4~6h，随炉自然冷却至室温，机械加工得到空气涡旋压缩机用自润滑防尘区密封条。各组分含量见表1；
对制得的空气涡旋压缩机用自润滑防尘区密封条进行性能测试，测试结果见表2。
表1 实施例1-3的组分表
表2 实施例1-4密封条性能测试
注：弯曲强度采用GB/T9341标准测试，拉伸强度采用GB/T1040标准测试。摩擦磨损试验条件：初始负荷180N，转速200r/min,干摩擦2h。对磨轮：45钢，42-45HRC。

Claims (6)

1.自润滑防尘区密封条PTFE树脂复合材料，其特征在于：按质量百分比由以下组分构成：
石墨和六方氮化硼混合烧结后研磨粉末：8-15%
PI：12-20%
纳米蒙脱石：1-2%
表面活性剂：0.5-2%
余量为 PTFE。
2.根据权利要求1所述的自润滑防尘区密封条PTFE树脂复合材料，其特征在于：PTFE细粉的粒度25-40μm，表观密度400-500g/L；PI细粉的粒径65-80μm，表观密度800-1000g/L。
3.根据权利要求2所述的自润滑防尘区密封条PTFE树脂复合材料，其特征在于：所述石墨和六方氮化硼混合烧结后研磨粉末粒径为2500-3000目。
4.根据权利要求3所述的自润滑防尘区密封条PTFE树脂复合材料，其特征在于：所述表面活性剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物与十二烷基磺酸钠以重量比0.8:1组成的混合物。
5.根据权利要求4所述的自润滑防尘区密封条PTFE树脂复合材料，其特征在于：所述纳米蒙脱石粒径为50-300nm。
6.权利要求1-5中任一项所述的自润滑防尘区密封条的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）、石墨和六方氮化硼以重量比7：3的比例混合后，在1100℃，5GPa压力下保温15分钟，然后冷却至室温，对烧结后的产物进行研磨，至粒径2500-3000目；
（2）、按量称取原料，加入高速混料机中，高速搅拌2~3min后取出，放置2~6h；
（3）、使用压机进行冷压成型，压力10~30MPa，保压时间1min，脱模得到预成型样品；
（4）、将预成型样品放入烧结炉中，在400±5℃下进行烧结4~6h，随炉自然冷却至室温，机械加工得到自润滑防尘区密封条。
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