CN114058143B - 一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新材料领域，具体关于一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物及其制备方法；含如下质量配比其组分：聚四氟乙烯粉80％‑90％，碘化物粉2.5％‑5％，氟化钙粉5％‑8％，空气氧化抑制剂0.5％‑3％，助剂2％‑4％。本发明在氟塑料聚四氟乙烯中加入氟化钙、碘化物等，当密封面出现氟气泄漏时，氟气可以将碘离子氧化层碘单质，使密封材料显示红色，可及时发现泄露问题并定位泄漏点。另外，为了防止碘化物被空气氧化生成碘导致误判，本发明在配方中加入了空气氧化抑制剂，还能够提供碱性环境抑制碘离子的氧化，防止误判；本发明一种用于氟气管道密封用材料兼带有查漏功能。

Description

一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物及其制备 方法

技术领域

本发明涉及新材料领域，尤其是一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物及其制备方法。

背景技术

氟塑料在整个塑料中占有的比例很少，但在我国实现四个现代化的过程中，它却是不可缺少的一个品种。随着经济建设的不断发展，氟塑料必将获得迅速的发展。聚四氟乙烯管道可以作为输送腐蚀性或粘性液体的管道，也可作为腐蚀性气体的输送管、排气管和蒸气管等。

CN105949685A揭示了一种高性能耐用聚四氟乙烯密封材料，所述高性能耐用聚四氟乙烯密封材料由聚四氟乙烯塑料、填充剂、导热剂、耐磨剂、抗压剂、增强剂以及分散剂组成，所述填充剂为硅藻土，所述导热剂为石墨，所述耐磨剂为二硫化钼，所述抗压剂为石棉粉，所述增强剂为青铜粉，所述分散剂为聚乙二醇。该发明具有机械强度高、硬度大、导热性好、耐磨性好、抗压能力强的特点。

CN85100880A公开了一种适用于各种工业用泵、管道和阀门的密封材料及其制法。该材料系由重量份数为35～65的聚丙烯腈、粘胶或酚醛纤维的含碳纤维和重量份数为35～65的聚四氟乙烯乳液或分散液以及微量石墨、含氟或不含氟的油脂、耐磨金属铜、锡、锑组成。它具有良好的耐磨、导热和耐化学试剂特性。该材料的制造采用了先编织、后碳化的特殊工艺，并使用一种专门的碳化设备，能迅速升温与冷却，从而可降低能源消耗与生产成本。

CN111976184A公开了一种双向膨体聚四氟乙烯密封材料的生产工艺，该工艺通过将双向拉伸的聚四氟乙烯薄膜套上放卷辊，并测量基膜的初始横向厚度，测量多个点，观察薄膜厚度的差异性并记录；根据薄膜厚度的差异性的不同，选择消除工艺。压缠绕好的薄膜，再次进行复压；将复压好的薄膜，连同圆柱状的成品辊一同放入定型加热装置进行定型；将定型完成后的成品辊和材料自然冷却至成品；将冷却完成后的成品辊和材料再次下入冷却水槽进行二次冷却，完成膨体聚四氟乙烯密封材料的生产。本发明通过放卷层压，可调换薄膜方向以及二次放卷测厚，控制材料厚度的均匀性，且通过盐浴定型，薄膜之间层间结合力更高。

目前对以氟气为介质设备管道密封面泄漏检测主要是使用氨水方式，而氨水查漏方式检测不能准确的检测出泄漏源；氟气泄露之后与水汽结合形成酸雾，酸性强，危害大，而密封口所在处往往是泄露点最多的地方，如何快速发现并找到泄漏点是目前非常关注的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物及其制备方法。

一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物，其特征在于：该含氟聚合物密封件组合物包含如下质量配比其组分：

聚四氟乙烯粉80％-90％，碘化物粉2.5％-5％，氟化钙粉5％-8％，空气氧化抑制剂0.5％-3％，助剂2％-4％。

进一步的，所述的助剂为全氟醚溶剂与6#溶剂油按照质量比1:8-12混合得到。

进一步的，所述的全氟醚溶剂为全氟三正丁基胺或全氟三乙基胺或全氟二丁基四氢呋喃。

进一步的，所述的碘化物为碘化钠或碘化钾或碘化钙。

进一步的，所述的空气氧化抑制剂按照以下方法制备：

按照质量份数，将5-8份的2-烯丙基苯酚和18-26份的2-氟-4-巯基苯胺加入到反应釜中，氮气保护下加入35-55份的甲苯和3.5-6.4份的催化剂，搅拌反应10-30min后升温到110-120℃，继续反应90-180min，然后减压蒸去甲苯，洗涤后干燥，即可得到所述的空气氧化抑制剂。

进一步的，所用催化剂为三苯基膦(PPh3)、甲基二苯基膦(PMePh2)、二甲基苯基膦(PMe2Ph)、三丙基膦(P-n-Pr3)、三(2-羧乙基)膦(TCEP)、三乙胺或二丙基胺中的一种或二种以上。

进一步的，所用催化剂为三苯基膦(PPh3)、甲基二苯基膦(PMePh2)、二甲基苯基膦(PMe2Ph)中的一种或二种以上。

本发明解决上述进一步技术问题所采用的技术方案为：一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、混料：按照配方，将聚四氟乙烯粉，碘化物粉，氟化钙粉，空气氧化抑制剂和助剂在混合搅拌机中搅拌均匀；

步骤2、冷压：然后在20-60MPa的压力下冷压成型，保压10-30min；

步骤3、烧结：将成型的产品以10-20℃/min的速度升温到200-250℃，保温30-120min，然后在冷水中淬冷，即可的得到所述的用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物。

本发明提高了一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物及其制备方法，本发明在氟塑料聚四氟乙烯中加入氟化钙、碘化物等，当密封面出现氟气泄漏时，氟气可以将碘离子氧化层碘单质，使密封材料显示红色，可及时发现泄露问题并定位泄漏点。另外，为了防止碘化物被空气氧化生成碘导致误判，本发明在配方中加入了空气氧化抑制剂，该种抑制剂含有较多的氨基抗氧基团，除了能够消除自由基外，还能够提供碱性环境抑制碘离子的氧化，而在氟气泄露后，酸性气体能够迅速破坏空气氧化抑制剂的结构，使其失去抗氧化的能力，碘离子迅速氧化，使材料变红，达到预警和定位泄露点的作用；本发明一种用于氟气管道密封用材料兼带有查漏功能。

具体实施方式

下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：

实施例1

一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、混料：按照配方，将90kg聚四氟乙烯粉，2.5kg碘化物粉，5kg氟化钙粉，0.5kg空气氧化抑制剂，2kg助剂在混合搅拌机中搅拌均匀；

步骤2、冷压：然后在20MPa的压力下冷压成型，保压10min；

步骤3、烧结：将成型的产品以10℃/min的速度升温到200℃，保温30min，然后在冷水中淬冷，即可的得到所述的用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物。

进一步的，所述的助剂为全氟醚溶剂与6#溶剂油按照质量比1:8混合得到。

进一步的，所述的全氟醚溶剂为全氟三正丁基胺。

进一步的，所述的碘化物为碘化钠。

进一步的，所述的空气氧化抑制剂按照以下方法制备：

将5kg2-烯丙基苯酚和18kg2-氟-4-巯基苯胺加入到反应釜中，氮气保护下加入35kg甲苯和3.5kg三苯基膦(PPh3)，搅拌反应10min后升温到110℃，继续反应90min，然后减压蒸去甲苯，洗涤后干燥，即可得到所述的空气氧化抑制剂。

实施例2

一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、混料：按照配方，将85kg聚四氟乙烯粉，3kg碘化物粉，7kg氟化钙粉，2.5kg空气氧化抑制剂，2.5kg助剂在混合搅拌机中搅拌均匀；

步骤2、冷压：然后在40MPa的压力下冷压成型，保压20min；

步骤3、烧结：将成型的产品以15℃/min的速度升温到230℃，保温60min，然后在冷水中淬冷，即可的得到所述的用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物。

进一步的，所述的助剂为全氟醚溶剂与6#溶剂油按照质量比1:10混合得到。

进一步的，所述的全氟醚溶剂为全氟三乙基胺。

进一步的，所述的碘化物为碘化钾。

进一步的，所述的空气氧化抑制剂按照以下方法制备：

将6.5kg2-烯丙基苯酚和22kg2-氟-4-巯基苯胺加入到反应釜中，氮气保护下加入45kg甲苯和4.5kg甲基二苯基膦(PMePh2)，搅拌反应20min后升温到115℃，继续反应120min，然后减压蒸去甲苯，洗涤后干燥，即可得到所述的空气氧化抑制剂。

实施例3

一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、混料：按照配方，将80kg聚四氟乙烯粉，5kg碘化物粉，8kg氟化钙粉，3kg空气氧化抑制剂，4kg助剂在混合搅拌机中搅拌均匀；

步骤2、冷压：然后在60MPa的压力下冷压成型，保压30min；

步骤3、烧结：将成型的产品以20℃/min的速度升温到250℃，保温120min，然后在冷水中淬冷，即可的得到所述的用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物。

进一步的，所述的助剂为全氟醚溶剂与6#溶剂油按照质量比1:12混合得到。

进一步的，所述的全氟醚溶剂为全氟二丁基四氢呋喃。

进一步的，所述的碘化物为碘化钙。

进一步的，所述的空气氧化抑制剂按照以下方法制备：

将8kg2-烯丙基苯酚和26kg2-氟-4-巯基苯胺加入到反应釜中，氮气保护下加入55kg甲苯和6.4kg二甲基苯基膦(PMe2Ph)，搅拌反应30min后升温到120℃，继续反应180min，然后减压蒸去甲苯，洗涤后干燥，即可得到所述的空气氧化抑制剂。

对比例1

一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、混料：按照配方，将90kg聚四氟乙烯粉，2.5kg碘化物粉，0.5kg空气氧化抑制剂，2kg助剂在混合搅拌机中搅拌均匀；

步骤2、冷压：然后在20MPa的压力下冷压成型，保压10min；

步骤3、烧结：将成型的产品以10℃/min的速度升温到200℃，保温30min，然后在冷水中淬冷，即可的得到所述的用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物。

进一步的，所述的助剂为全氟醚溶剂与6#溶剂油按照质量比1:8混合得到。

进一步的，所述的全氟醚溶剂为全氟三正丁基胺。

进一步的，所述的碘化物为碘化钠。

进一步的，所述的空气氧化抑制剂按照以下方法制备：

将5kg2-烯丙基苯酚和18kg2-氟-4-巯基苯胺加入到反应釜中，氮气保护下加入35kg甲苯和3.5kg三苯基膦(PPh3)，搅拌反应10min后升温到110℃，继续反应90min，完成反应后降温到室温，然后减压蒸去甲苯，洗涤后干燥，即可得到所述的空气氧化抑制剂。

进一步的，所述的2-氟-4-巯基苯胺为苯胺。

对比例2

一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、混料：按照配方，将90kg聚四氟乙烯粉，2.5kg碘化物粉，5kg氟化钙粉，2kg助剂在混合搅拌机中搅拌均匀；

步骤2、冷压：然后在20MPa的压力下冷压成型，保压10min；

步骤3、烧结：将成型的产品以10℃/min的速度升温到200℃，保温30min，然后在冷水中淬冷，即可的得到所述的用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物。

进一步的，所述的助剂为全氟醚溶剂与6#溶剂油按照质量比1:8混合得到。

进一步的，所述的全氟醚溶剂为全氟三正丁基胺。

进一步的，所述的碘化物为碘化钠。

对比例3

一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、混料：按照配方，将90kg聚四氟乙烯粉，5kg氟化钙粉，0.5kg空气氧化抑制剂，2kg助剂在混合搅拌机中搅拌均匀；

步骤2、冷压：然后在20MPa的压力下冷压成型，保压10min；

步骤3、烧结：将成型的产品以10℃/min的速度升温到200℃，保温30min，然后在冷水中淬冷，即可的得到所述的用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物。

进一步的，所述的助剂为全氟醚溶剂与6#溶剂油按照质量比1:8混合得到。

进一步的，所述的全氟醚溶剂为全氟三正丁基胺。

进一步的，所述的空气氧化抑制剂按照以下方法制备：

将5kg2-烯丙基苯酚和18kg2-氟-4-巯基苯胺加入到反应釜中，氮气保护下加入35kg甲苯和3.5kg三苯基膦(PPh3)，搅拌反应10min后升温到110℃，继续反应90min，完成反应后降温到室温，然后减压蒸去甲苯，洗涤后干燥，即可得到所述的空气氧化抑制剂。

进一步的，所述的2-氟-4-巯基苯胺为苯胺。

检测方法：

力学性能测试：用卡尺测试复合材料测试样条厚度和宽度，为减小测量误差，在不同位置测量三次，并求其平均值。在20mm/min的拉伸速率下测试拉伸性能，操作在高铁检测仪器有限公司TCS-2000拉力试验机(容量0.1-30kN)上完成。哑铃形拉伸试样的平均尺寸是75×4×3mm，每组约测试15个样品取平均值，并观察平均应力-应变曲线。

拉伸强度＝F/A；

其中F为实验仪器读取的最大拉力，A为样条拉伸方向的横截面积。

空气氧化实验：将样品样条放入到40℃的鼓风干燥箱中5h，然后观察样条变色情况。

氟气氧化实验：将样品样条放入到密闭容器中，将容器抽成真空度0.09MPa，然后充入氟气至真空度0.005MPa，充入水蒸气至常压，保持30min，观察变色情况。

以上实施例和对比例产品的性能测试结果统计结果如下：

Claims (8)

1.一种用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物的制备方法，其特征在于：密封件组合物包含如下质量配比其组分：

聚四氟乙烯粉80％-90％，碘化物粉2.5％-5％，氟化钙粉5％-8％，空气氧化抑制剂0.5％-3％，助剂2％-4％。

2.根据权利要求1所述的一种用于氟气管道密封用含氟聚合物密封件组合物的制备方法，其特征在于：所述的助剂为全氟醚溶剂与6#溶剂油按照质量比1:8-12混合得到。

3.根据权利要求2所述的一种用于氟气管道密封用含氟聚合物密封件组合物的制备方法，其特征在于：所述的全氟醚溶剂为全氟三正丁基胺或全氟三乙基胺或全氟二丁基四氢呋喃。

4.根据权利要求1所述的一种用于氟气管道密封用含氟聚合物密封件组合物的制备方法，其特征在于：所述的碘化物为碘化钠或碘化钾或碘化钙。

5.根据权利要求1所述的一种用于氟气管道密封用含氟聚合物密封件组合物的制备方法，其特征在于：所述的空气氧化抑制剂按照以下方法制备：

按照质量份数，将5-8份的2-烯丙基苯酚和18-26份的2-氟-4-巯基苯胺加入到反应釜中，氮气保护下加入35-55份的甲苯和3.5-6.4份的催化剂，搅拌反应10-30min后升温到110-120℃，继续反应90-180min，然后减压蒸去甲苯，洗涤后干燥，即可得到所述的空气氧化抑制剂。

6.根据权利要求5所述的一种用于氟气管道密封用含氟聚合物密封件组合物的制备方法，其特征在于：所用催化剂为三苯基膦(PPh3)、甲基二苯基膦(PMePh2)、二甲基苯基膦(PMe2Ph)、三丙基膦(P-n-Pr3)、三(2-羧乙基)膦(TCEP)、三乙胺或二丙基胺中的一种或二种以上。

7.根据权利要求5所述的一种用于氟气管道密封用含氟聚合物密封件组合物的制备方法，其特征在于：所用催化剂为三苯基膦(PPh3)、甲基二苯基膦(PMePh2)、二甲基苯基膦(PMe2Ph)中的一种或二种以上。

8.根据权利要求1所述的一种用于氟气管道密封用含氟聚合物密封件组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、混料：按照配方，将聚四氟乙烯粉，碘化物粉，氟化钙粉，空气氧化抑制剂和助剂在混合搅拌机中搅拌均匀；

步骤2、冷压：然后在20-60MPa的压力下冷压成型，保压10-30min；

步骤3、烧结：将成型的产品以10-20℃/min的速度升温到200-250℃，保温30-120min，然后在冷水中淬冷，即可的得到所述的用于氟气管道在线测试泄露的密封件组合物。