CN117866359A - 一种涡旋真空泵用改性聚四氟乙烯密封条的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涡旋真空泵用改性聚四氟乙烯密封条的制备方法，属于密封条技术领域。干式涡旋真空泵泵腔内不含任何的油类和液体，解决泵内的密封是干式涡旋真空泵研究的关键。本发明通过加入铂金硅胶提高了聚四氟乙烯密封条的使用寿命；通过加入聚醚醚酮，玻璃纤维，碳纤维提高了密封条的耐磨性和强度，有效抑制了干摩擦工况下的磨出粉问题，解决了干式涡旋真空泵的清洁问题；通过加入聚酰亚胺提高了密封条的回弹性能；通过加入抑菌剂，提高了制得的密封条的抗菌性能；通过对制得的密封条表面进行低温等离子体轰击，提高了密封条表面的粘接性能，使得密封条在使用中有更好的密封性能。
Description
技术领域
本发明属于密封条技术领域，涉及一种涡旋真空泵用改性聚四氟乙烯密封条的制备方法。
背景技术
随着半导体、新材料和生物制药等行业的飞速发展，涡旋理论的不断成熟以及人们对真空环境清洁无油的迫切要求，涡旋真空泵以其独特的优点应运而生，干式涡旋真空泵与油润滑真空泵的区别在于,泵腔内不含任何的油类和液体，因此，解决泵内的密封是干式涡旋真空泵研究的关键。
目前市场还没有满足客户要求的使用寿命的密封条出现，在该应用上极端依赖个别进口密封件生产厂家，一方面，不能满足长时间的干摩擦要求，使用寿命不能满足市场需求，另一方面在使用过程中，容易磨出大量粉末，不利整个部件的清洁，为此，本发明提出一种涡旋真空泵用改性聚四氟乙烯密封条的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涡旋真空泵用改性聚四氟乙烯密封条的制备方法，具有耐磨的特点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种涡旋真空泵用改性聚四氟乙烯密封条的制备方法，以重量份数计，所述密封条包括聚四氟乙烯树脂50~60份，铂金硅胶10~15份，聚醚醚酮10~15份，玻璃纤维3~5份，碳纤维3~5份，聚酰亚胺3~5份，分散剂3~5份，硅烷偶联剂3~5份，所述密封条制备流程如下，
S1：将聚四氟乙烯树脂，铂金硅胶，聚醚醚酮，玻璃纤维，碳纤维，聚酰亚胺，分散剂，硅烷偶联剂先分别进行研磨粉碎，再按比例加入粉碎机中进行混合粉碎，过筛后将混合颗粒放入混合装置内进行混合，混合装置混合杆转速为900~1300r/min，得到混合原料；
S2：将S1制得的混合原料加热至200℃，使混合原料呈熔融状态，再加入1 wt%抗菌剂，持续搅拌，搅拌速率为900~1300r/min，将熔融的混合原料通过压型机挤压成型，冷却定型，得到原料坯；
S3：将S2得到的原料坯送入烤箱进行加工，烤箱的加工温度350~400℃，加工时长10~14h，得到加工原料；
S4：对S3加工得到的混合原料进行表面进行低温等离子处理，用低温等离子体轰击混合原料表面，得到表面改性的加工原料；
S5：将S4制得的表面改性混合原料送入CVC轧机内，通过CVC轧机将原料切成需要使用规格的条状，得到密封条。
铂金硅胶是采用双组分成型硫化机加工而成，并使用铂做为催化剂制得的硅胶，铂不仅能加速硅胶合成，也使得制得的硅胶有更好的稳定性。铂金硅胶有耐高温性能，不容易被侵蚀、破坏，更耐洗耐用，在本发明中使用铂金硅胶对聚四氟乙烯进行改性，可以增长聚四氟乙烯密封条的使用寿命；
聚醚醚酮具有机械强度高、耐高温、耐冲击、阻燃、耐酸碱、耐水解、耐磨、耐疲劳、耐辐照及良好的电性能，在本发明中加入聚醚醚酮使得制得的密封条有更高的耐磨性；
通过加入玻璃纤维和碳纤维作为增韧剂进一步提高混合物的机械强度，玻璃纤维和碳纤维具有强度高，性能好，节约能源，产品设计自由度大，以及产品使用适应性广的特点；
聚酰亚胺有优良的机械性能及扩张强度，在本发明中加入聚酰亚胺可使制得的密封条有更好的回弹力；
偶联剂是指借助于分子间的键合力，促使不相容的聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂，本发明中加入硅烷偶联剂使得加入的混合物可以更好的结合在一起；
进一步的，所述分散剂为高分子非离子聚合物聚乙二醇PEG，其分子量范围为2000~10000。
加入分散剂PEG可提高物料颗粒的分散性，防止颗粒团聚，从而使混合颗粒分布更加均匀，提高制得产物的性能，本发明中选择的分子量为中分子量PEG，该分子量的PEG有更好的表面吸附性，从而有更好的分散性。
进一步的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三-β-甲氧乙氧基-硅烷中的一种或多种。
进一步的，所述S1中粉碎后的颗粒需要进行过筛，所述过筛的筛网为120目。
进一步的，所述S2中压型机的压力为15~25 MPa。
进一步的，所述S2中抗菌剂为吡啶硫酮锌、十六烷基三甲基溴化铵中的一种。
本发明中加入抗菌剂提高密封条在使用过程中的抗菌能力，
进一步的，所述S4中采用能量高于4.4 eV的低温等离子体轰击混合原料表面。
PTFE中C-F键键能为4.4 eV，C-C键键能为3.4 eV，因此采用能量高于4.4 eV的低温等离子体轰击PTFE表面，可使得PTFE表面的分子键断裂并与等离子体中的自由基结合，在表面形成极性基团，从而能显著地提高材料表面的粘接性能，从而提高密封条的密封性能。
本发明的有益效果：
本发明通过加入铂金硅胶提高了聚四氟乙烯密封条的使用寿命；通过加入聚醚醚酮，玻璃纤维，碳纤维提高了密封条的耐磨性和强度，有效抑制了干摩擦工况下的磨出粉问题，解决了干式涡旋真空泵的清洁问题；通过加入聚酰亚胺提高了密封条的回弹性能；通过加入抑菌剂，提高了制得的密封条的抗菌性能；通过对制得的密封条表面进行低温等离子体轰击，提高了密封条表面的粘接性能，使得密封条在使用中有更好的密封性能。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
密封条比例1：以重量份数计，所述密封条包括聚四氟乙烯树脂50份，铂金硅胶15份，聚醚醚酮15份，玻璃纤维3份，碳纤维3份，聚酰亚胺5份，分散剂5份，硅烷偶联剂4份。
密封条比例2：以重量份数计，所述密封条包括聚四氟乙烯树脂60份，铂金硅胶10份，聚醚醚酮10份，玻璃纤维3份，碳纤维3份，聚酰亚胺5份，分散剂5份，硅烷偶联剂4份。
密封条比例3：以重量份数计，所述密封条包括聚四氟乙烯树脂55份，铂金硅胶15份，聚醚醚酮10份，玻璃纤维3份，碳纤维3份，聚酰亚胺5份，分散剂5份，硅烷偶联剂4份。
实施例1
S1：将聚四氟乙烯树脂，铂金硅胶，聚醚醚酮，玻璃纤维，碳纤维，聚酰亚胺，PEG-2000，乙烯基三乙氧基硅烷先分别进行研磨粉碎，再按比例1加入粉碎机中进行混合粉碎，过筛后将混合颗粒放入混合装置内进行混合，混合装置混合杆转速为1000 r/min，得到混合原料；
S2：将S1制得的混合原料加热至200℃，使混合原料呈熔融状态，再加入1 wt% 十六烷基三甲基溴化铵，持续搅拌，搅拌速率为1000 r/min，将熔融的混合原料通过压型机在20MPa挤压成型，冷却定型，得到原料坯；
S3：将S2得到的原料坯送入烤箱进行加工，烤箱的加工温度380℃，加工时长12 h，得到加工原料；
S4：对S3加工得到的混合原料进行表面进行低温等离子处理，用能量高于4.4 eV的低温等离子体轰击混合原料表面，得到表面改性的加工原料；
S5：将S4制得的表面改性混合原料送入CVC轧机内，通过CVC轧机将原料切成需要使用规格的条状，得到密封条。
实施例2
S1：将聚四氟乙烯树脂，铂金硅胶，聚醚醚酮，玻璃纤维，碳纤维，聚酰亚胺，PEG-2000，乙烯基三乙氧基硅烷先分别进行研磨粉碎，再按比例2加入粉碎机中进行混合粉碎，过筛后将混合颗粒放入混合装置内进行混合，混合装置混合杆转速为1000 r/min，得到混合原料；
S2：将S1制得的混合原料加热至200℃，使混合原料呈熔融状态，再加入1 wt% 十六烷基三甲基溴化铵，持续搅拌，搅拌速率为1000 r/min，将熔融的混合原料通过压型机在20MPa挤压成型，冷却定型，得到原料坯；
S3：将S2得到的原料坯送入烤箱进行加工，烤箱的加工温度380℃，加工时长12 h，得到加工原料；
S4：对S3加工得到的混合原料进行表面进行低温等离子处理，用能量高于4.4 eV的低温等离子体轰击混合原料表面，得到表面改性的加工原料；
S5：将S4制得的表面改性混合原料送入CVC轧机内，通过CVC轧机将原料切成需要使用规格的条状，得到密封条。
实施例3
S1：将聚四氟乙烯树脂，铂金硅胶，聚醚醚酮，玻璃纤维，碳纤维，聚酰亚胺，PEG-2000，乙烯基三乙氧基硅烷先分别进行研磨粉碎，再按比例3加入粉碎机中进行混合粉碎，过筛后将混合颗粒放入混合装置内进行混合，混合装置混合杆转速为1000 r/min，得到混合原料；
S2：将S1制得的混合原料加热至200℃，使混合原料呈熔融状态，再加入1 wt% 十六烷基三甲基溴化铵，持续搅拌，搅拌速率为1000 r/min，将熔融的混合原料通过压型机在20MPa挤压成型，冷却定型，得到原料坯；
S3：将S2得到的原料坯送入烤箱进行加工，烤箱的加工温度380℃，加工时长12 h，得到加工原料；
S4：对S3加工得到的混合原料进行表面进行低温等离子处理，用能量高于4.4 eV的低温等离子体轰击混合原料表面，得到表面改性的加工原料；
S5：将S4制得的表面改性混合原料送入CVC轧机内，通过CVC轧机将原料切成需要使用规格的条状，得到密封条。
对比例1
S1：将聚四氟乙烯树脂，铂金硅胶，聚醚醚酮，玻璃纤维，碳纤维，聚酰亚胺，PEG-2000，乙烯基三乙氧基硅烷先分别进行研磨粉碎，再按比例3加入粉碎机中进行混合粉碎，过筛后将混合颗粒放入混合装置内进行混合，混合装置混合杆转速为1000 r/min，得到混合原料；
S2：将S1制得的混合原料加热至200℃，使混合原料呈熔融状态，再加入1 wt% 十六烷基三甲基溴化铵，持续搅拌，搅拌速率为1000 r/min，将熔融的混合原料通过压型机在20MPa挤压成型，冷却定型，得到原料坯；
S3：将S2得到的原料坯送入烤箱进行加工，烤箱的加工温度380℃，加工时长12 h，得到加工原料；
S4：本对比例不对混合原料表面进行低温等离子轰击；
S5：将S4制得的表面改性混合原料送入CVC轧机内，通过CVC轧机将原料切成需要使用规格的条状，得到密封条。
对比例2
S1：将聚四氟乙烯树脂，铂金硅胶，聚醚醚酮，玻璃纤维，碳纤维，聚酰亚胺，PEG-2000，乙烯基三乙氧基硅烷先分别进行研磨粉碎，再按比例3加入粉碎机中进行混合粉碎，过筛后将混合颗粒放入混合装置内进行混合，混合装置混合杆转速为1000 r/min，得到混合原料；
S2：将S1制得的混合原料加热至200℃，使混合原料呈熔融状态，持续搅拌，搅拌速率为1000 r/min，将熔融的混合原料通过压型机在20MPa挤压成型，冷却定型，得到原料坯，本对比例中不加入抗菌剂；
S3：将S2得到的原料坯送入烤箱进行加工，烤箱的加工温度380℃，加工时长12 h，得到加工原料；
S4：对S3加工得到的混合原料进行表面进行低温等离子处理，用能量高于4.4 eV的低温等离子体轰击混合原料表面，得到表面改性的加工原料；
S5：将S4制得的表面改性混合原料送入CVC轧机内，通过CVC轧机将原料切成需要使用规格的条状，得到密封条。
对比例3：
S1：将聚四氟乙烯树脂进行研磨粉碎，过筛，得到原料，本对比例只使用聚四氟乙烯制备密封条；
S2：将S1制得的原料加热至200℃，使原料呈熔融状态，再加入1 wt% 十六烷基三甲基溴化铵，持续搅拌，搅拌速率为1000 r/min，将熔融的混合原料通过压型机在20MPa挤压成型，冷却定型，得到原料坯；
S3：将S2得到的原料坯送入烤箱进行加工，烤箱的加工温度380℃，加工时长12 h，得到加工原料；
S4：对S3加工得到的混合原料进行表面进行低温等离子处理，用能量高于4.4 eV的低温等离子体轰击混合原料表面，得到表面改性的加工原料；
S5：将S4制得的表面改性混合原料送入CVC轧机内，通过CVC轧机将原料切成需要使用规格的条状，得到密封条。
实施例和对比例实验结果整理如下表，
通过实验可知，加入铂金硅胶，聚醚醚酮，玻璃纤维，碳纤维，聚酰亚胺，PEG-2000，乙烯基三乙氧基硅烷可以提高密封条的强度、耐磨性，另外抗菌剂的加入也可有效提升密封条的抗菌率。
本发明在使用时：
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种涡旋真空泵用改性聚四氟乙烯密封条的制备方法，其特征在于，以重量份数计，所述密封条包括聚四氟乙烯树脂50~60份，铂金硅胶10~15份，聚醚醚酮10~15份，玻璃纤维3~5份，碳纤维3~5份，聚酰亚胺3~5份，分散剂3~5份，硅烷偶联剂3~5份，所述密封条制备流程如下，
S1：将聚四氟乙烯树脂，铂金硅胶，聚醚醚酮，玻璃纤维，碳纤维，聚酰亚胺，分散剂，硅烷偶联剂先分别进行研磨粉碎，再按比例加入粉碎机中进行混合粉碎，过筛后将混合颗粒放入混合装置内进行混合，混合装置混合杆转速为900~1300r/min，得到混合原料；
S2：将S1制得的混合原料加热至200℃，使混合原料呈熔融状态，再加入1 wt%抗菌剂，持续搅拌，搅拌速率为900~1300r/min，将熔融的混合原料通过压型机挤压成型，冷却定型，得到原料坯；
S3：将S2得到的原料坯送入烤箱进行加工，烤箱的加工温度350~400℃，加工时长10~14h，得到加工原料；
S4：对S3加工得到的混合原料进行表面进行低温等离子处理，用低温等离子体轰击混合原料表面，得到表面改性的加工原料；
S5：将S4制得的表面改性混合原料送入CVC轧机内，通过CVC轧机将原料切成需要使用规格的条状，得到密封条。
2.根据权利要求1所述的一种涡旋真空泵用改性聚四氟乙烯密封条的制备方法，其特征在于，所述分散剂为高分子非离子聚合物聚乙二醇，其分子量范围为2000~10000。
3.根据权利要求1所述的一种涡旋真空泵用改性聚四氟乙烯密封条的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三-β-甲氧乙氧基-硅烷中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种涡旋真空泵用改性聚四氟乙烯密封条的制备方法，其特征在于，所述S1中粉碎后的颗粒需要进行过筛，所述过筛的筛网为120目。
5.根据权利要求1所述的一种涡旋真空泵用改性聚四氟乙烯密封条的制备方法，其特征在于，所述S2中压型机的压力为15~25 MPa。
6.根据权利要求1所述的一种涡旋真空泵用改性聚四氟乙烯密封条的制备方法，其特征在于，所述S2中抗菌剂为吡啶硫酮锌、十六烷基三甲基溴化铵中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种涡旋真空泵用改性聚四氟乙烯密封条的制备方法，其特征在于，所述S4中采用能量高于4.4 eV的低温等离子体轰击混合原料表面。
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