CN114456525B - 一种油缸用聚四氟乙烯密封件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油缸用聚四氟乙烯密封件及其制备方法，包括以下步骤：(1)混料：取聚四氟乙烯、硅灰石、二硫化钼、乙烯基双硬脂酰胺、纳米氧化锌混合，放置3～5天；(2)烧结：入模，压制；置于360～385℃温度下进行烧结；(3)机加工：利用车床进行机加工，得到密封件。本发明通过改性聚四氟乙烯、硅灰石、二硫化钼、乙烯基双硬脂酰胺、纳米氧化锌的配合，能够极大地降低产品的摩擦系数，解决常规材料跟随性差，漏油的问题现象，只会产生少量的润滑油膜；往复线速度是传统材料的5倍以上，不会对产品和对偶件产生剧烈磨损，在10m/s的运行速度下，仍然能很好的工作使用寿命较高，具有长久的使用寿命、防止油缸爬行并随风力方向变化而快速响应的能力。

Description

一种油缸用聚四氟乙烯密封件及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚四氟乙烯密封件技术领域，具体为一种油缸用聚四氟乙烯密封件及其制备方法。
背景技术
油缸密封件是安装在液压泵、液压马达轴上，用于防止工作介质的泄露和外界异物的进入，需要具有较好的耐磨、抗挤出、耐冲击性能。而因其具有较低的摩擦系数、耐油、自润滑等特性，聚四氟乙烯广泛应用于油缸密封领域。传统的密封件材料为填充有铜粉的聚四氟乙烯，制得的密封件，其耐磨性能不佳，使用寿命较短；使用时的摩擦力较大，无法实现快速响应，容易发生爬升现象；硬度较大，跟随性差，会出现漏油现象。在风电制动器油缸密封的应用中，现有国内市场中的产品密封件无法满足其所需要的——极低的摩擦系数，优异的耐磨性能，长久的使用寿命，高承压能力，防止油缸爬行并随风力方向变化而快速响应的能力。因此，我们提出一种油缸用聚四氟乙烯密封件及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油缸用聚四氟乙烯密封件及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种油缸用聚四氟乙烯密封件的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：取聚四氟乙烯、硅灰石、二硫化钼、乙烯基双硬脂酰胺、纳米氧化锌混合，放置3～5天；
(2)烧结：入模，压制；置于360～385℃温度下进行烧结；
(3)机加工：利用车床进行机加工，得到密封件。
进一步的，所述(1)中各组分重量为：70～83份聚四氟乙烯、10～15份硅灰石、4～8份二硫化钼、1～2份乙烯基双硬脂酰胺、2～5份纳米氧化锌。
进一步的，所述聚四氟乙烯由以下摩尔组分共聚得到：96.5～99.9份四氟乙烯、0.1～3.5份六氟丙烯；平均粒径为15～50μm。
进一步的，所述(1)中的混合工艺为：混合速度1000～2000r/min，混合时间1～5min；混合后过20目筛。
进一步的，所述(2)中的压制工艺为：成型压力30～60MPa，保压时间1～30min，成型速度为0.1～5mm/s。
进一步的，所述(2)中的烧结工艺为：升温速率30～40℃/h，保温温度360～390℃，保温时间1～10h，降温速率20～30℃/h。
进一步的，所述(3)中的机加工工艺为：切削速度90～225m/min，进给量0.05～0.2mm/r，切削深度为0.12～0.50mm。
在上述技术方案中，公开油缸密封件的配方为：70～83份聚四氟乙烯、10～15份硅灰石、4～8份二硫化钼、1～2份乙烯基双硬脂酰胺、2～5份纳米氧化锌；由四氟乙烯、六氟丙烯共聚得到的聚四氟乙丙烯，为具有侧枝的双螺旋结构，能够增强分子链之间的聚合度，分子链间的滑移减少，从而提高材料的耐磨性能、耐蠕变性能、回复性能，能够解决油缸密封件跟随性差的问题；相较于传统的聚四氟乙烯，具有更为优异的润滑性能，更低的摩擦系数；硅灰石的加入，能够提高材料的机械强度；因硅灰石的组分为硅酸钙、氯酸钙，均为无机盐，相较于金属铜粉、玻纤作为填料，能够极大改善对偶件的磨损，且具有较低的摩擦系数；且硅灰石为天然材料，价格远低于铜粉，大大降低了成本；二硫化钼作为润滑剂，表现优秀，能够进一步降低材料的摩擦性能；纳米氧化锌的加入，能够在极大程度上提高材料的耐磨性能，改善材料的内生热，在产品高速运转时，能够快速降低材料本体的温度。
进一步的，所述聚四氟乙烯由以下摩尔组分制得：96.5～99.9份四氟乙烯、0.1～3.5份全氟乙基乙烯基醚、0.2～0.5份偏氟乙烯。
进一步的，96.5～99.9摩尔份四氟乙烯、0.1～3.5摩尔份全氟乙基乙烯基醚、0.2～0.5摩尔份偏氟乙烯共聚得到的聚四氟乙烯，其合成工艺为：
取去离子水、全氟辛酸盐(质量为去离子水的3％)加入反应釜中，升温至70℃，加入四氟乙烯、全氟乙基乙烯基醚、偏氟乙烯的混合单体，加入过硫酸铵(质量为混合单体的5％)、丙二酸二乙酯(质量为混合单体的3％)，保持反应釜压力在30MPa左右；反应结束后加入8％的氯化镁溶液，干燥，得到聚四氟乙烯。
在上述技术方案中，将四氟乙烯、全氟乙基乙烯基醚、偏氟乙烯共聚，制备聚四氟乙烯；全氟乙基乙烯基醚的加入，在聚四氟乙烯中引入了侧链，使得聚四氟乙烯更易形成晶格缺陷，其结晶度降低，分子链之间的聚合度增强，链间的滑移减少，分子间作用力加强，能够提高聚四氟乙烯及其制备得到的密封件的耐磨性能、耐蠕变性能、回复性能、抗剪切能力，油缸密封件跟随性差的问题得到解决；侧链中的醚键，能够在材料保持高热稳定性的同时，提高聚合物的韧性，能够改善其抗冲击、回复性能，低载荷下的耐磨性能，减少磨损；偏氟乙烯(1,1-二氟乙烯)的引入，提高所制聚四氟乙烯的刚性，增强分子链间的作用力，减少分子滑移，提高所制聚四氟乙烯的拉伸强度和抗蠕变性能；并能够弥补全氟乙基乙烯基醚造成的聚四氟乙烯的硬度下降；且能够协同醚键，在一定程度上降低所制聚四氟乙烯的熔点，表现出更为优异的加工性能，利于物料的粘结与融合，在压制时提高所制密封件的密实度，避免气孔的产生，利于其强度等性能的提高；又，全氟乙基乙烯基醚、偏氟乙烯的引入，使得所制聚四氟乙烯的耐辐照性能提高，受辐射、紫外线后，性能不受损失，能够在高温高压下保持良好的使用性能。
所述聚四氟乙烯经过以下工艺进行改性：
1.1.表面处理：
取聚四氟乙烯粉末，缓慢加入2～6mol/L氢氧化钠水溶液，微波处理10～100min，微波功率80～240W；过滤，水洗，干燥，得到粉末A；
1.2有机物改性：
将粉末A置于6-氟-2-巯基苯并噻唑的四氢呋喃溶液中，加入1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯，在氮气氛围中，30～40℃温度条件下，反应6～10h；洗涤，干燥，得到粉末B；
置于联苯二酚的N,N-二甲基乙酰胺溶液中，加入无水碳酸钾，在氮气氛围中，加热至160～175℃，反应1.2～1.6h；加入4,4’-二氟二苯甲酮的N,N-二甲基乙酰胺溶液，反应1.5～2.5h，升温至200～215℃，反应3～5h；热水洗涤，100℃干燥8h，得到粉末C；
置于联硼酸频那醇酯的四氢呋喃溶液中，在氮气氛围中，加入[IrCl(Cod)]2、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶，于80～90℃温度条件下，反应10～15h；冷却，洗涤，干燥，得到粉末D；
置于高碘酸钠的二氧六环溶液中，缓慢加入蒸馏水，80～100℃搅拌10～15h；旋蒸，利用热甲醇、热水洗涤，干燥，得到改性聚四氟乙烯。
进一步的，所述聚四氟乙烯、氢氧化钠水溶液的固液比为1:(10～16)。
进一步的，所述粉末A、6-氟-2-巯基苯并噻唑、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯的质量比为100:(0.8～1.8):(0.007～0.015)。
进一步的，所述粉末B、联苯二酚、4,4’-二氟二苯甲酮、碳酸钾的质量比为100:(0.97～2.21):(0.95～2.14):(0.62～1.47)。
进一步的，所述粉末C、联硼酸频那醇酯、[IrCl(Cod)]2、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶的质量比为100:(0.81～1.82):(0.032～0.072):(0.025～0.056)。
进一步的，所述粉末D、高碘酸钠、蒸馏水的质量比为100:(12.8～16.0):(10～80)。
在上述技术方案中，首先利用氢氧化钠对所制聚四氟乙烯粉末表面进行脱氟化氢改性，然后在1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯的作用下，与6-氟-2-巯基苯并噻唑发生点击反应；再与联苯二酚、4,4’-二氟二苯甲酮反应，得到聚芳醚酮；联硼酸频那醇酯、高碘酸钠等物料的作用下，反应得到表面含有硼酸聚芳醚酮的改性聚四氟乙烯。
(1)在表面处理工艺中，常规改性方式有辐照接枝，但传统的聚四氟乙烯受到辐照后会发生性能变化，以粉末状态存在的聚四氟乙烯变化更为明显，其分子量降低，结晶度增大，导致耐磨性等能力的下降；虽然，本申请对聚四氟乙烯进行了改性，改善了抗辐照辐射性能；但在实际工艺中，采用共辐照接枝法，粉末表面活性位点的产生、点击反应同时进行，受辐照影响，原料6-氟-2-巯基苯并噻唑中的巯基发生氧化而彼此交联形成新的二硫键，二硫键作用力加强，降低了接枝效率，不利于点击反应的发生，还需增加去除二硫化物的步骤；采用预辐照接枝法，自由基利用率低，受到辐照损伤更为严重；
本申请中的聚四氟乙烯粉末，利用碱进行处理，脱去表面氟化氢，产生可反应的活性位点，活性位点的数目依靠偏氟乙烯的摩尔量、氢氧化钠溶液的浓度、微波功率协同控制，从而调整后续的有机物改性效果；并在提高接枝效率、自由基利用的同时，减少聚四氟乙烯的损伤，避免聚四氟乙烯粉末强度等性能的降低；
(2)在有机物改性工艺中，利用联苯二酚、4,4’-二氟二苯甲酮、联硼酸频那醇酯、高碘酸钠等物料，合成含硼酸聚芳醚酮；能够提高所制聚四氟乙烯的力学性能、热稳定性，同时降低材料的摩擦系数、体积磨损率，表现出更为优异的综合性能；
且苯并噻唑基团的引入，在抗氧抗腐蚀的同时；与有机物体系中的氧配合，能够在聚四氟乙烯的粉末表面紧密吸附，表达出良好的摩擦学性能，利于有机物强度的增加，表现更低的摩擦系数；
与有机物间的共混改性相比，本申请通过接枝手段，增加了聚四氟乙烯的支链数，增强了分子间链缠结，使其耐环境应力开裂性大幅度提高；且一个分子链可以穿越多个晶区和非晶区，不易解缠或从晶区中拔出，起到了很好的连接作用，且支链数的增加，不能进入晶区的支链则排列在非晶区中，填补了非晶区的微孔并排除气隙，增加了非晶区的敛集密度，不易产生应力集中，从而能够提高其拉伸强度、抗冲击等性能；
进一步的，所述(1)中的硅灰石经过改性；改性工艺如下：
取去离子水、甲醇、氨水混合，加入KH550、硅灰石，搅拌3～5h；过滤，洗涤，干燥，得到硅灰石A；
取三氟甲基苯硼酸、硅灰石A混合，升温至80℃，搅拌8h，得到改性硅灰石。
进一步的，所述硅灰石、KH550、三氟甲基苯硼酸的质量比为100:(0.8～1.2):(0.68～1.23)。
在上述技术方案中，硅灰石等填料的堆积能够对载荷起到更大的支撑作用，且刚性较强，能够在一定程度上阻碍大分子链间的滑移，降低所制密封件的磨损率。氮硅灰石并不具备润滑特性，会在摩擦界面上逐步出现，使得摩擦系数在滑动中逐渐升高。
进行接枝改性后，硅灰石与聚四氟乙烯间的界面作用加强，表现出更好的机械性能、抗磨损性能，聚合物分子链被更紧密地吸附在无机颗粒的周围，在摩擦作用下更为难以剪切，从而了改善了摩擦性能和抗剪切强度；更不易从材料中脱出形成磨粒。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的油缸用聚四氟乙烯密封件及其制备方法，通过改性聚四氟乙烯、硅灰石、二硫化钼、乙烯基双硬脂酰胺、纳米氧化锌的配合，能够极大地降低产品的摩擦系数，解决常规材料跟随性差，漏油的问题现象，只会产生少量的润滑油膜；往复线速度是传统材料的5倍以上，不会对产品和对偶件产生剧烈磨损，在10m/s的运行速度下，仍然能很好的工作使用寿命较高，具有长久的使用寿命、防止油缸爬行并随风力方向变化而快速响应的能力。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)混料：取聚四氟乙烯、硅灰石、二硫化钼、乙烯基双硬脂酰胺、纳米氧化锌混合，放置3天；混合工艺为：混合速度1000r/min，混合时间1min；混合后过20目筛；
聚四氟乙烯由以下摩尔组分共聚得到：99.9份四氟乙烯、0.1份六氟丙烯；平均粒径为50μm；
各组分重量为：70份聚四氟乙烯、10份硅灰石、4份二硫化钼、1份乙烯基双硬脂酰胺、2份纳米氧化锌；
(2)烧结：入模，压制；置于360℃温度下进行烧结；
压制工艺为：成型压力30MPa，保压时间1min，成型速度为0.1mm/s；
烧结工艺为：升温速率30℃/h，保温温度360℃，保温时间1h，降温速率20℃/h；
(3)机加工：利用车床进行机加工，得到密封件；机加工工艺为：切削速度90m/min，进给量0.05mm/r，切削深度为0.12mm。
实施例2
(1)混料：取聚四氟乙烯、硅灰石、二硫化钼、乙烯基双硬脂酰胺、纳米氧化锌混合，放置4天；混合工艺为：混合速度1500r/min，混合时间3min；混合后过20目筛；
聚四氟乙烯由以下摩尔组分共聚得到：98.2份四氟乙烯、1.8份六氟丙烯；平均粒径为32μm；
各组分重量为：76份聚四氟乙烯、12份硅灰石、6份二硫化钼、1.5份乙烯基双硬脂酰胺、3份纳米氧化锌；
(2)烧结：入模，压制；置于372℃温度下进行烧结；
压制工艺为：成型压力45MPa，保压时间15min，成型速度为2.5mm/s；
烧结工艺为：升温速率35℃/h，保温温度375℃，保温时间5h，降温速率25℃/h
(3)机加工：利用车床进行机加工，得到密封件；机加工工艺为：切削速度155m/min，进给量0.12mm/r，切削深度为0.31mm。
实施例3
(1)混料：取聚四氟乙烯、硅灰石、二硫化钼、乙烯基双硬脂酰胺、纳米氧化锌混合，放置5天；混合工艺为：混合速度2000r/min，混合时间5min；混合后过20目筛；
聚四氟乙烯由以下摩尔组分共聚得到：96.5份四氟乙烯、3.5份六氟丙烯；平均粒径为15μm；
各组分重量为：83份聚四氟乙烯、15份硅灰石、8份二硫化钼、2份乙烯基双硬脂酰胺、5份纳米氧化锌；
(2)烧结：入模，压制；置于385℃温度下进行烧结；
压制工艺为：成型压力60MPa，保压时间30min，成型速度为5mm/s；
烧结工艺为：升温速率40℃/h，保温温度390℃，保温时间10h，降温速率30℃/h
(3)机加工：利用车床进行机加工，得到密封件；机加工工艺为：切削速度225m/min，进给量0.2mm/r，切削深度为0.50mm。
实施例4
聚四氟乙烯由以下摩尔组分制得：99.9份四氟乙烯、0.1份全氟乙基乙烯基醚、0.2份偏氟乙烯，并经过以下工艺进行改性：
1.1.表面处理：
取聚四氟乙烯粉末，缓慢加入2mol/L氢氧化钠水溶液，微波处理10min，微波功率240W；过滤，水洗，干燥，得到粉末A；
1.2有机物改性：
将粉末A置于6-氟-2-巯基苯并噻唑的四氢呋喃溶液中，加入1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯，在氮气氛围中，30℃温度条件下，反应6h；洗涤，干燥，得到粉末B；
置于联苯二酚的N,N-二甲基乙酰胺溶液中，加入无水碳酸钾，在氮气氛围中，加热至160℃，反应1.2h；加入4,4’-二氟二苯甲酮的N,N-二甲基乙酰胺溶液，反应1.5h，升温至200℃，反应3h；热水洗涤，100℃干燥8h，得到粉末C；
置于联硼酸频那醇酯的四氢呋喃溶液中，在氮气氛围中，加入[IrCl(Cod)]2、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶，于80℃温度条件下，反应10h；冷却，洗涤，干燥，得到粉末D；
置于高碘酸钠的二氧六环溶液中，缓慢加入蒸馏水，80℃搅拌10h；旋蒸，利用热甲醇、热水洗涤，干燥，得到改性聚四氟乙烯；
聚四氟乙烯、氢氧化钠水溶液的固液比为1:16；粉末A、6-氟-2-巯基苯并噻唑、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯的质量比为100:0.8:0.007；粉末B、联苯二酚、4,4’-二氟二苯甲酮、碳酸钾的质量比为100:0.97:0.95:0.62；粉末C、联硼酸频那醇酯、[IrCl(Cod)]2、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶的质量比为100:0.81:0.032:0.025；粉末D、高碘酸钠、蒸馏水的质量比为100:12.8:10；
硅灰石经过改性；改性工艺为：
取去离子水、甲醇、氨水混合，加入KH550、硅灰石，搅拌3h；过滤，洗涤，干燥，得到硅灰石A；
取三氟甲基苯硼酸、硅灰石A混合，升温至80℃，搅拌8h，得到改性硅灰石；
去离子水、甲醇、氨水、KH550、三氟甲基苯硼酸、硅灰石的质量比为5:0.4:0.02:1.0:0.9:100；
将上述改性聚四氟乙烯、改性硅灰石依次替换实施例1中的聚四氟乙烯、硅灰石；其他步骤与实施例1中(1)、(2)、(3)相同，得到密封件。
实施例5
聚四氟乙烯由以下摩尔组分制得：98.2份四氟乙烯、1.8份全氟乙基乙烯基醚、0.4份偏氟乙烯，并经过以下工艺进行改性：
1.1.表面处理：
取聚四氟乙烯粉末，缓慢加入4mol/L氢氧化钠水溶液，微波处理50min，微波功率160W；过滤，水洗，干燥，得到粉末A；
1.2有机物改性：
将粉末A置于6-氟-2-巯基苯并噻唑的四氢呋喃溶液中，加入1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯，在氮气氛围中，35℃温度条件下，反应8h；洗涤，干燥，得到粉末B；
置于联苯二酚的N,N-二甲基乙酰胺溶液中，加入无水碳酸钾，在氮气氛围中，加热至1608℃，反应1.4h；加入4,4’-二氟二苯甲酮的N,N-二甲基乙酰胺溶液，反应2h，升温至208℃，反应4h；热水洗涤，100℃干燥8h，得到粉末C；
置于联硼酸频那醇酯的四氢呋喃溶液中，在氮气氛围中，加入[IrCl(Cod)]2、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶，于85℃温度条件下，反应12h；冷却，洗涤，干燥，得到粉末D；
置于高碘酸钠的二氧六环溶液中，缓慢加入蒸馏水，90℃搅拌12h；旋蒸，利用热甲醇、热水洗涤，干燥，得到改性聚四氟乙烯；
聚四氟乙烯、氢氧化钠水溶液的固液比为1:13；粉末A、6-氟-2-巯基苯并噻唑、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯的质量比为100:1.3:0.011；粉末B、联苯二酚、4,4’-二氟二苯甲酮、碳酸钾的质量比为100:1.60:1.54:1.04；粉末C、联硼酸频那醇酯、[IrCl(Cod)]2、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶的质量比为100:1.31:0.052:0.040；粉末D、高碘酸钠、蒸馏水的质量比为100:14.4:45；
硅灰石经过改性；改性工艺为：
取去离子水、甲醇、氨水混合，加入KH550、硅灰石，搅拌4h；过滤，洗涤，干燥，得到硅灰石A；
取三氟甲基苯硼酸、硅灰石A混合，升温至80℃，搅拌8h，得到改性硅灰石；
去离子水、甲醇、氨水、KH550、三氟甲基苯硼酸、硅灰石的质量比为5:0.4:0.02:1.0:0.9:100；
将上述改性聚四氟乙烯、改性硅灰石依次替换实施例1中的聚四氟乙烯、硅灰石；其他步骤与实施例1中(1)、(2)、(3)相同，得到密封件。
实施例6
聚四氟乙烯由以下摩尔组分制得：96.5份四氟乙烯、3.5份全氟乙基乙烯基醚、0.5份偏氟乙烯，并经过以下工艺进行改性：
1.1.表面处理：
取聚四氟乙烯粉末，缓慢加入6mol/L氢氧化钠水溶液，微波处理70min，微波功率80W；过滤，水洗，干燥，得到粉末A；
1.2有机物改性：
将粉末A置于6-氟-2-巯基苯并噻唑的四氢呋喃溶液中，加入1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯，在氮气氛围中，40℃温度条件下，反应10h；洗涤，干燥，得到粉末B；
置于联苯二酚的N,N-二甲基乙酰胺溶液中，加入无水碳酸钾，在氮气氛围中，加热至175℃，反应1.6h；加入4,4’-二氟二苯甲酮的N,N-二甲基乙酰胺溶液，反应2.5h，升温至215℃，反应5h；热水洗涤，100℃干燥8h，得到粉末C；
置于联硼酸频那醇酯的四氢呋喃溶液中，在氮气氛围中，加入[IrCl(Cod)]2、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶，于90℃温度条件下，反应15h；冷却，洗涤，干燥，得到粉末D；
置于高碘酸钠的二氧六环溶液中，缓慢加入蒸馏水，100℃搅拌15h；旋蒸，利用热甲醇、热水洗涤，干燥，得到改性聚四氟乙烯；
聚四氟乙烯、氢氧化钠水溶液的固液比为1:16；粉末A、6-氟-2-巯基苯并噻唑、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯的质量比为100:1.8:0.015；粉末B、联苯二酚、4,4’-二氟二苯甲酮、碳酸钾的质量比为100:2.21:2.14:1.47；粉末C、联硼酸频那醇酯、[IrCl(Cod)]2、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶的质量比为100:1.82:0.072:0.056；粉末D、高碘酸钠、蒸馏水的质量比为100:16.0:80；
硅灰石经过改性；改性工艺为：
取去离子水、甲醇、氨水混合，加入KH550、硅灰石，搅拌5h；过滤，洗涤，干燥，得到硅灰石A；
取三氟甲基苯硼酸、硅灰石A混合，升温至80℃，搅拌8h，得到改性硅灰石；
去离子水、甲醇、氨水、KH550、三氟甲基苯硼酸、硅灰石的质量比为5:0.4:0.02:1.0:0.9:100；
将上述改性聚四氟乙烯、改性硅灰石依次替换实施例1中的聚四氟乙烯、硅灰石；其他步骤与实施例1中(1)、(2)、(3)相同，得到密封件。
对比例1
聚四氟乙烯为常规产品，由四氟乙烯共聚得到；其他步骤与实施例1中(1)、(2)、(3)相同，得到密封件。
对比例2
(1)混料：取聚四氟乙烯、铜粉、二硫化钼混合，放置3天；混合工艺为：混合速度1000r/min，混合时间1min；混合后过20目筛；
聚四氟乙烯由四氟乙烯共聚得到；各组分重量为：55份聚四氟乙烯、40份铜粉、5份二硫化钼；
其他步骤与实施例1中(2)、(3)相同，得到密封件。
对比例3
聚四氟乙烯由以下摩尔组分制得：99.9份四氟乙烯、0.2份偏氟乙烯；
其他步骤(改性聚四氟乙烯、改性硅灰石、步骤(1-3))与实施例4中相同，得到密封件。
对比例4
聚四氟乙烯为常规产品，由四氟乙烯共聚得到；
取联苯二酚的N,N-二甲基乙酰胺溶液，加入4,4’-二氟二苯甲酮、无水碳酸钾，在氮气氛围中，加热至160℃，反应1.2h；升温至200℃，反应3h；热水洗涤，100℃干燥8h；
置于联硼酸频那醇酯的四氢呋喃溶液中，在氮气氛围中，加入[IrCl(Cod)]2、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶，于80℃温度条件下，反应10h；冷却，洗涤，干燥，得到粉末D；
置于高碘酸钠的二氧六环溶液中，缓慢加入蒸馏水，80℃搅拌10h；旋蒸，利用热甲醇、热水洗涤，干燥；与聚四氟乙烯共挤，得到改性聚四氟乙烯；
聚四氟乙烯、6-氟-2-巯基苯并噻唑、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯的质量比为100:0.8:0.007；联苯二酚、4,4’-二氟二苯甲酮、碳酸钾的质量比为0.97:0.95:0.62；联硼酸频那醇酯、[IrCl(Cod)]2、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶的质量比为0.81:0.032:0.025；高碘酸钠、蒸馏水的质量比为12.8:10；
其他步骤(改性硅灰石、步骤(1-3))与实施例4中相同，得到密封件。
对比例5
聚四氟乙烯为常规产品，由四氟乙烯共聚得到；
其他步骤(改性硅灰石、步骤(1-3))与实施例4中相同，得到密封件。
对比例6
硅灰石经过改性；改性工艺为：
取去离子水、甲醇、氨水混合，加入KH550、硅灰石，搅拌3h；过滤，洗涤，干燥，得到改性硅灰石；
其他步骤与对比例5中(1)、(2)、(3)相同，得到密封件。
实验
取实施例1-6、对比例1-6中得到的密封件，制得试样，分别对其性能进行检测并记录检测结果：
以GB/T 1040为试验标准，检测试样的拉伸强度；
以ASTM D621为试验标准，检测试样的压缩蠕变率(23℃、13.7MPa×24h)；
以GB/T 3960为试验标准，检测试样的动摩擦系数(196V、0.42m/s×60min)；
以压力35MPa，往复速度0.3m/s，测量试样的单次往复行程，用于评判试样的使用寿命；
Figure BDA0003505330670000121
Figure BDA0003505330670000131
根据上表中的数据，可以清楚得到以下结论：
实施例1-6中得到的密封件与对比例1-6中得到的密封件形成对比，检测结果可知，
1、与对比例1-2相比，实施例1-6中得到的密封件，具有更为优异的拉伸强度、压缩蠕变率、动摩擦系数、使用寿命的实验数据，这充分说明了本申请实现了对密封件强度、抗蠕变、摩擦性能、使用寿命的提高；
2、与实施例4相比，对比例3-5中得到的密封件，对聚四氟乙烯的处理工艺不同；与对比例5相比，对比例6中得到的密封件，对硅灰石的处理工艺不同；由上表可知，对比例3-6试样的拉伸强度、压缩蠕变率、动摩擦系数、使用寿命的实验数据较差，可知本申请对聚四氟乙烯、硅灰石的改性有助于密封件强度、抗蠕变、摩擦性能、使用寿命的改善。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程方法物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程方法物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改等同替换改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种油缸用聚四氟乙烯密封件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)混料：取聚四氟乙烯、硅灰石、二硫化钼、乙烯基双硬脂酰胺、纳米氧化锌混合，放置3～5天；
(2)烧结：入模，压制；置于360～385℃温度下进行烧结；
(3)机加工：利用车床进行机加工，得到密封件；
所述(1)中各组分重量为：70～83份聚四氟乙烯、10～15份硅灰石、4～8份二硫化钼、1～2份乙烯基双硬脂酰胺、2～5份纳米氧化锌；
所述聚四氟乙烯由以下摩尔组分共聚得到：96.5～99.9份四氟乙烯、0.1～3.5份六氟丙烯；平均粒径为15～50μm；
所述(1)中的硅灰石经过改性；改性工艺如下：
取去离子水、甲醇、氨水混合，加入KH550、硅灰石，搅拌3～5h；过滤，洗涤，干燥，得到硅灰石A；
取三氟甲基苯硼酸、硅灰石A混合，升温至80℃，搅拌8h，得到改性硅灰石。
2.一种油缸用聚四氟乙烯密封件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)混料：取聚四氟乙烯、硅灰石、二硫化钼、乙烯基双硬脂酰胺、纳米氧化锌混合，放置3～5天；
(2)烧结：入模，压制；置于360～385℃温度下进行烧结；
(3)机加工：利用车床进行机加工，得到密封件；
所述(1)中各组分重量为：70～83份聚四氟乙烯、10～15份硅灰石、4～8份二硫化钼、1～2份乙烯基双硬脂酰胺、2～5份纳米氧化锌；
所述聚四氟乙烯由以下摩尔组分制得：96.5～99.9份四氟乙烯、0.1～3.5份全氟乙基乙烯基醚、0.2～0.5份偏氟乙烯，并经过以下工艺进行改性：
1.1.表面处理：
取聚四氟乙烯粉末，缓慢加入2～6mol/L氢氧化钠水溶液，微波处理10～100min，微波功率80～240W；过滤，水洗，干燥，得到粉末A；
1.2有机物改性：
将粉末A置于6-氟-2-巯基苯并噻唑的四氢呋喃溶液中，加入1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯，在氮气氛围中，30～40℃温度条件下，反应6～10h；洗涤，干燥，得到粉末B；
置于联苯二酚的N,N-二甲基乙酰胺溶液中，加入无水碳酸钾，在氮气氛围中，加热至160～175℃，反应1.2～1.6h；加入4,4’-二氟二苯甲酮的N,N-二甲基乙酰胺溶液，反应1.5～2.5h，升温至200～215℃，反应3～5h；热水洗涤，100℃干燥8h，得到粉末C；
置于联硼酸频那醇酯的四氢呋喃溶液中，在氮气氛围中，加入[IrCl(Cod)]2、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶，于80～90℃温度条件下，反应10～15h；冷却，洗涤，干燥，得到粉末D；
置于高碘酸钠的二氧六环溶液中，缓慢加入蒸馏水，80～100℃搅拌10～15h；旋蒸，利用热甲醇、热水洗涤，干燥，得到改性聚四氟乙烯；
所述(1)中的硅灰石经过改性；改性工艺如下：
取去离子水、甲醇、氨水混合，加入KH550、硅灰石，搅拌3～5h；过滤，洗涤，干燥，得到硅灰石A；
取三氟甲基苯硼酸、硅灰石A混合，升温至80℃，搅拌8h，得到改性硅灰石。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种油缸用聚四氟乙烯密封件的制备方法，其特征在于：所述(1)中的混合工艺为：混合速度1000～2000r/min，混合时间1～5min；混合后过20目筛。
4.根据权利要求3所述的一种油缸用聚四氟乙烯密封件的制备方法，其特征在于：所述(2)中的压制工艺为：成型压力30～60MPa，保压时间1～30min，成型速度为0.1～5mm/s；
烧结工艺为：升温速率30～40℃/h，保温温度360～390℃，保温时间1～10h，降温速率20～30℃/h。
5.根据权利要求4所述的一种油缸用聚四氟乙烯密封件的制备方法，其特征在于：所述(3)中的机加工工艺为：切削速度90～225m/min，进给量0.05～0.2mm/r，切削深度为0.12～0.50mm。
6.根据权利要求2所述的一种油缸用聚四氟乙烯密封件的制备方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯、氢氧化钠水溶液的固液比为1:(10～16)；
所述粉末A、6-氟-2-巯基苯并噻唑、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯的质量比为100:(0.8～1.8):(0.007～0.015)；
所述粉末B、联苯二酚、4,4’-二氟二苯甲酮、碳酸钾的质量比为100:(0.97～2.21):(0.95～2.14):(0.62～1.47)；
所述粉末C、联硼酸频那醇酯、[IrCl(Cod)]2、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶的质量比为100:(0.81～1.82):(0.032～0.072):(0.025～0.056)；
所述粉末D、高碘酸钠、蒸馏水的质量比为100:(12.8～16.0):(10～80)。
7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法制得的一种油缸用聚四氟乙烯密封件。
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