CN115558225A - 动密封用石墨填充ePTFE低阻膜复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动密封用石墨填充ePTFE低阻膜复合材料及其制备方法，石墨填充ePTFE低阻膜包括1~20%质量百分比的石墨微纳粉料和80~99%质量百分比的聚四佛乙烯树脂粉料组成；将石墨微纳粉料与聚四佛乙烯树脂粉料按占比搅拌均匀成混料；加入溶剂，将混料继续搅拌呈糊状；熟化放置后，推挤去油压延出湿料带；将湿料带置于烘道中进行脱油，制得经初步膨化的聚四佛乙烯树脂包裹石墨微粉的料带；将料带进一步拉伸定型；料带再次经烘道脱油烘干和去除内应力后，即制得低阻膜。通过上述方式，本发明的低阻膜强度强、耐磨损，寿命长，同时表现出其摩擦系数比单纯的聚四氟乙烯或石墨润滑剂更低的摩擦系数，使得动密封消耗的能量更低，降本节能方面有显著进步。

Description

动密封用石墨填充ePTFE低阻膜复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料领域，特别是涉及一种动密封用石墨填充ePTFE低阻膜复合材料及其制备方法。
背景技术
目前在上已应用的和有应用前景执行机构有直流电动机、交流感应(异步)电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机等。
传统的旋转密封和往复动密封的密封圈与转轴或移动轴表面是依靠密封圈预压缩一定的尺寸在轴的表面产生过盈配合的压紧力，这个压紧力在运动时将会产生较大的摩擦力，使得执行机构的驱动功率加大和电机的匹配功率也较大，需要较多的能耗才能使得执行机构克服密封摩擦阻力产生动作。
因此传统的动密封的密封圈由于摩擦系数较大，需要克服的摩擦阻力也大，已难以满足灵敏执行机构要求低能耗、反应灵敏、摩擦阻力小、密封可靠和使用寿命长等新的发展趋势。
迫切需要研发一种低摩擦系数的新的密封材料来大大降低执行机构摩擦阻力，驱动的电机扭矩更小，使得更节能，轻量小型化密封更可靠。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种动密封用石墨填充ePTFE低阻膜复合材料及其制备方法，能够大大降低摩擦阻力，使得驱动力大为降低，执行驱动运动更灵敏，且降低了能耗和成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种动密封石墨填充ePTFE低阻膜复合材料，包括1~20%质量百分比的石墨微纳粉料和80~99%质量百分比的聚四佛乙烯树脂粉料组成。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：动密封用石墨填充ePTFE低阻膜复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）石墨微纳粉料与聚四佛乙烯树脂粉料按占比搅拌均匀成混料；
2）在混料中加入溶剂，将混料继续搅拌呈糊状；
3）熟化放置至少24h后，推挤去油压延出湿料带；
4）将湿料带置于烘道中进行脱油，制得经初步膨化的聚四佛乙烯树脂包裹石墨微粉的料带；
5）将料带进一步拉伸定型，使得料带厚薄公差均匀一致；
6）料带再次经烘道脱油烘干和去除内应力后，即制得低阻膜。
在本发明一个较佳实施例中，步骤2）中所述溶剂为异构烷烃。
在本发明一个较佳实施例中，步骤4）中烘道的温度为110℃-130℃
在本发明一个较佳实施例中，步骤4）中，完成拉伸定型后，或继续摩擦低阻膜表面，并在表面涂覆改性疏水疏油涂层。
在本发明一个较佳实施例中，步骤5）中，拉伸后的料带厚度为0.1mm~2mm。
本发明的有益效果是：本发明在ePTFE聚四氟乙烯纤维表面被石墨润滑粉包裹，经特殊工艺压延拉伸后的ePTFE聚四氟乙烯纤维及其纤维节形成的立体纤维网络结构紧密固定石墨润滑粉使得石墨润滑颗粒的强度得到增强更耐磨损，寿命更长，同时表现出其摩擦系数比单纯的聚四氟乙烯或石墨润滑剂更低的摩擦系数，使得动密封消耗的能量更低，降本节能方面有显著进步。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明动密封用石墨填充ePTFE低阻膜复合材料电镜照片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种动密封用石墨填充ePTFE低阻膜复合材料，包括1~20%质量百分比的石墨微纳粉料和80~99%质量百分比的聚四佛乙烯树脂粉料组成。
其中，石墨填充ePTFE低阻膜复合材料的制备方法包括以下实施例1：
1）石墨微纳粉料与聚四佛乙烯树脂粉料按占比搅拌均匀成混料；
2）在混料中加入溶剂，将混料继续搅拌呈糊状，溶剂优选异构烷烃，如航空煤油；
3）熟化放置至少24h后，推挤去油压延出湿料带；
4）将湿料带置于温度为110℃-130℃烘道中进行脱油，制得经初步膨化的聚四佛乙烯树脂包裹石墨微粉的料带；
5）将料带进一步拉伸定型，使得料带厚薄公差均匀一致；拉伸后的料带厚度为20.1mm~2mm ，其中典型优先厚度为200±80µm。
6）料带再次经温度为110℃-130℃的烘道脱油烘干和去除内应力后，即制得动摩擦系数<0.028，能够在-40~260℃环境下工作的低阻膜。
石墨填充ePTFE低阻膜复合材料的制备方法包括以下实施例2：
1）石墨微纳粉料与聚四佛乙烯树脂粉料按占比搅拌均匀成混料；
2）在混料中加入溶剂，将混料继续搅拌呈糊状，溶剂优选异构烷烃，如航空煤油；
3）熟化放置至少24h后，推挤去油压延出湿料带；
4）将湿料带置于温度为110℃-130℃烘道中进行脱油，制得经初步膨化的聚四佛乙烯树脂包裹石墨微粉的料带；
5）将料带进一步拉伸定型，使得料带厚薄公差均匀一致；拉伸后的料带厚度为0.1mm~2mm ，其中典型优先厚度为200±80µm。
6）完成拉伸定型后，摩擦低阻膜表面，并在表面涂覆改性疏水疏油涂层。
7）料带再次经温度为110℃-130℃的烘道脱油烘干和去除内应力后，即制得动摩擦系数<0.028，拒油等级>5级，能够在-40~260℃环境下工作的低阻膜。
其中，本发明采用的聚四佛乙烯，这不是普通的PTFE，而是我们进行了工程设计的专有ePTFE（膨体聚四氟乙烯）。ePTFE聚四氟乙烯纤维表面被石墨润滑粉包裹，而经特殊工艺压延拉伸后的ePTFE聚四氟乙烯纤维及其纤维节形成的立体纤维网络结构紧密固定石墨润滑粉使得石墨润滑颗粒的强度得到增强更耐磨损，寿命更长，同时表现出其摩擦系数比单纯的聚四氟乙烯或石墨润滑剂更低的摩擦系数，使得动密封消耗的能量更低。
将本发明的复合材料与传统的密封元件创新结合使用，具体的是将石墨填充ePTFE低阻膜复合材料固定连接在弹性体的整体或局部表面。
基于本发明创造出的一种新颖的低摩擦阻力的密封元件，它具有出色的化学稳定性，这意味着薄膜与弹性体的结合不会受到诸多介质（包括冷却液、液压油、制冷剂、变速箱油介质）的影响。制成的动态密封件具有出众的成型性和耐磨性，可减小扭矩，便于设计更小巧简单的零件，以创造出更具成本竞争力的节能部件。在航空航天、新能源电动汽车、灵敏执行机构等场合应用降本节能方面，将取得良好的经济和社会效益。
基于本发明的复合材料形成的密封技术将迎来更加美好的未来无论是提高燃油经济性、电动汽车行驶里程或部件可靠性，还是降低/缩减部件的复杂性、尺寸、功耗或成本，都可凭借带有高性能低阻膜的动态密封件，从密封件的设计和生产到零件可靠性等各方面占据竞争优势。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种动密封用石墨填充ePTFE低阻膜复合材料，其特征在于，包括1~20%质量百分比的石墨微纳粉料和80~99%质量百分比的聚四佛乙烯树脂粉料组成。
2.根据权利要求1所述的动密封用石墨填充ePTFE低阻膜复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）石墨微纳粉料与聚四佛乙烯树脂粉料按占比搅拌均匀成混料；
2）在混料中加入溶剂，将混料继续搅拌呈糊状；
3）熟化放置后，推挤去油压延出湿料带；
4）将湿料带置于烘道中进行脱油，制得经初步膨化的聚四佛乙烯树脂包裹石墨微粉的料带；
5）将料带进一步拉伸定型，使得料带厚薄公差均匀一致；
6）料带再次经烘道脱油烘干和去除内应力后，即制得低阻膜。
3.根据权利要求2所述的石墨填充ePTFE低阻膜的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述溶剂为异构烷烃。
4.根据权利要求2所述的石墨填充ePTFE低阻膜的制备方法，其特征在于，步骤4）中烘道的温度为110℃-130℃。
5.根据权利要求2所述的石墨填充ePTFE低阻膜的制备方法，其特征在于，步骤4）中，完成拉伸定型后，或继续摩擦低阻膜表面，并在表面涂覆改性疏水疏油涂层。
6.根据权利要求2所述的石墨填充ePTFE低阻膜的制备方法，其特征在于，步骤5）中，拉伸后的料带厚度为0.1mm~2mm。
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