CN1221646C

CN1221646C - 纳米材料改性聚四氟乙烯油封专用料组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN1221646C
Application number: CN 200310109284
Authority: CN
Inventors: 徐下忠; 张成德; 吴周安; 张良武
Original assignee: Juhua Group Corp
Current assignee: Juhua Group Corp
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2023-12-09
Also published as: CN1546619A

Abstract

本发明公开了一种纳米材料改性聚四氟乙烯油封专用料组合物及其制备方法。它按重量比计算，其组成如下：聚四氟乙烯75%～95%；助剂4%～15%；纳米粒子1%～10%；二硫化钼或耐高温无机颜料，其余。方法步骤如下：a)在室温下将0.01%～0.05%二硫化钼或耐高温无机颜料、1%～10%的纳米材料和4%～15%的助剂进行研磨分散；b)在室温下将75%～95%的聚四氟乙烯与a)步骤的研磨分散料放入高速搅拌釜进行机械混合；c)在室温下将b)步骤的混合料进行气流粉碎，得到组合物产品。本发明提供的纳米材料改性聚四氟乙烯汽车油封不仅整个试验周期没有出现甩油现象，而且对发动机曲轴基本无磨损。

Description

纳米材料改性聚四氟乙烯油封专用料组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种纳米材料改性聚四氟乙烯油封专用料组合物及其制备方法。

背景技术

随着现代化汽车工业的发展，内燃机的强化程度越来越高，可靠性要求也越来越高。其所使用的油封尤其是旋转轴油封承受的工况条件也愈来愈苛刻，因此，它要求油封能承受高低温、高线速度、大负荷工作条件，并具有接触摩擦阻力小、磨损量小、使用寿命长、耐介质、强度好、密封可靠等性能。聚四氟乙烯(PTFE)由于其特殊的性质已广泛应用于各种领域，特别是在密封领域中得到了广泛的使用，但是由于纯PTFE具有尺寸稳定性差，耐磨性差等缺点，因此在实际应用中要对纯PTFE树脂进行改性，使其具有减摩耐磨、密封、及使用环境、温度范围广泛的特点。目前国内生产的聚四氟乙烯油封料都是采用无机粒子作为改性材料，由它加工成的油封装配在发动机上，在使用过程中发现会严重磨损发动机的曲轴，用在大型机车上容易存在渗油现象，而且由于大量采用无机MoS2粒子作为填充改性剂，导致市场上的油封料都呈现统一的黑色。纳米材料是近年来发展很快的新型材料，是高分子材料的一种理想的改性剂，用它来改性高聚物不仅能提高材料的性能，还能赋予复合物新的功能。但是制备好的纳米材料由于高的表面能，存在团聚现象，所以纳米材料改性聚四氟乙烯的难点是如何找到合理的配方和分散工艺，使纳米材料能够克服团聚性，充分分散到聚四氟乙烯树脂中，获得性能优异的聚四氟乙烯符合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米材料改性聚四氟乙烯油封专用料组合物及其制备方法。

它按重量比计算，其组成如下：

聚四氟乙烯 75％～95％；

助剂 4％～15％；

纳米粒子 1％～10％；

二硫化钼或耐高温无机颜料其余。

其中，耐高温无机颜料是中铬黄、群青、镉红、钴蓝，助剂是聚苯硫醚或聚酰亚胺，纳米粒子是纳米无机粒子Al₂O₃、SiO₂、ZnO或TiO₂中的一种或多种。

方法步骤如下：

a)在室温下将0.01％～0.05％二硫化钼或耐高温无机颜料、1％～10％的纳米材料和4％～15％的助剂进行研磨分散；

b)在室温下将75％～95％的聚四氟乙烯与a)步骤的研磨分散料放入高速搅拌釜进行机械混合；

c)在室温下将b)步骤的混合料进行气流粉碎，得到组合物产品。

其中，耐高温无机颜料是中铬黄、群青、镉红、钴蓝，助剂是聚苯硫醚或聚酰亚胺，纳米材料是纳米无机粒子Al₂O₃、SiO₂、ZnO或TiO₂中的一种或多种。

由本发明提供的纳米材料改性聚四氟乙烯制成的汽车油封专用料再制成汽车发动机曲轴油封与普通无机粒子填充改性的聚四氟乙烯汽车油封专用料制成的发动机曲轴油封在相同的条件下进行台架耐久性试验，结果普通无机粒子改性聚四氟乙烯油封对发动机曲轴磨损严重，而且发动机启动时存在甩油现象。本发明提供的纳米材料改性聚四氟乙烯汽车油封不仅整个试验周期没有出现甩油现象，而且对发动机曲轴基本无磨损。

具体实施方式

纳米材料改性聚四氟乙烯组合物，由聚四氟乙烯、助剂和纳米材料组成，按重量比计算，其组成如下：

聚四氟乙烯75％～95％，优选80％～92％；

助剂是聚苯硫醚或聚酰亚胺，聚苯硫醚1％～10％，MoS23％～5％，优选聚苯硫醚3％～10％，中铬黄0.01％～0.05％；

纳米粒子是无机粒子Al₂O₃、SiO₂、ZnO、TiO₂等，按重量比计算，其中Al₂O₃1％～10％，优选2％～5％。

纳米材料改性聚四氟乙烯组合物的制备方法，该方法依次包括以下步骤：

a.在室温下将一定量的二硫化钼或耐高温无机颜料、纳米材料和助剂进行研磨分散；

b.在室温下将一定量的聚四氟乙烯与a步骤的研磨分散料放入高速搅拌釜进行机械混合；

c.在室温下将b步骤的混合料进行气流粉碎，得到组合物产品。

上述方法步骤a中的纳米材料可以是一种纳米粒子，也可以是一种以上的纳米粒子，步骤c中的气流粉碎次数要求粉碎一次或一次以上。

按本发明制备的纳米材料改性聚四氟乙烯，其主要性能为：

拉伸强度≥23MPa(GB/T 1040-92)

断裂伸长率≥250(GB/T 1040-92)

磨耗量≤0.004g(GB 3960-83)

实施例1：

在室温下称取MoS₂ 3克，纳米Al₂O₃ 3克，聚苯硫醚(PPS)4克，放入研钵中研磨，使三种材料充分分散，然后称取聚四氟乙烯(PTFE)90克，将研钵中的混合料和PTFE一起倒入高速搅拌釜中进行机械混合，然后将混合好的料进行气流粉碎，最后进行机械混合。即得到了本发明所述的汽车油封专用料，该专用料的拉伸强度≥26Mpa，断裂伸长率≥312％，磨耗量≤0.0030g(GB3960-83)。

实施例2：

室温下称取颜料中铬黄0.03克，纳米Al₂O₃ 2克，聚苯硫醚(PPS)5克，放入研钵中研磨，使三种材料充分分散，然后称取聚四氟乙烯(PTFE)92.97克，将研钵中的混合料和PTFE一起倒入高速搅拌釜中进行机械混合，然后将混合好的料进行气流粉碎，然后再进行一次机械混合和气流粉碎。就得到了汽车油封专用料，该复合材料的拉伸强度≥25.7Mpa，断裂伸长率≥310％，磨耗量≤0.0025g(GB 3960-83)。

实施例3：

在室温下称取MoS₂ 2克，纳米SiO₂ 2克，聚苯硫醚(PPS)3.4克，放入研钵中研磨，使三种材料充分分散，然后称取聚四氟乙烯(PTFE)92.6克，将研钵中的混合料和PTFE一起倒入高速搅拌釜中进行机械混合，然后将混合好的料进行气流粉碎，最后进行机械混合。即得到了本发明所述的汽车油封专用料，该专用料的拉伸强度≥23Mpa，断裂伸长率≥250％，磨耗量≤0.0030g(GB3960-83)。

实施例4：

在室温下称取MoS₂ 2克，纳米SiO₂ 2克，纳米Al₂O₃ 3克，聚苯硫醚(PPS)3克，放入研钵中研磨，使三种材料充分分散，然后称取聚四氟乙烯(PTFE)90克，将研钵中的混合料和PTFE一起倒入高速搅拌釜中进行机械混合，然后将混合好的料进行气流粉碎，最后进行机械混合。即得到了本发明所述的汽车油封专用料，该专用料的拉伸强度≥25Mpa，断裂伸长率≥250％，磨耗量≤0.0020g(GB 3960-83)。

Claims

1.一种纳米材料改性聚四氟乙烯油封专用料组合物，其特征在于，按重量比计算，其组成如下：

聚四氟乙烯75％～95％；

助剂4％～15％；

纳米粒子1％～10％；

二硫化钼或耐高温无机颜料其余；

其中，耐高温无机颜料是中铬黄、群青、镉红或钴蓝，助剂是聚苯硫醚或聚酰亚胺，纳米粒子是纳米无机粒子Al₂O₃、SiO₂、ZnO或TiO₂中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种纳米材料改性聚四氟乙烯油封专用料组合物，其特征在于所说组合物的组成按重量比计算：

聚四氟乙烯80％～95％

聚苯硫醚3％～10％

中铬黄0.01％～0.05％

纳米粒子2％～10％。

3.一种如权利要求1所述的纳米材料改性聚四氟乙烯油封专用料组合物的制备方法，其特征在于方法步骤如下：

a)在室温下将二硫化钼或耐高温无机颜料、纳米材料和助剂按相应的比例进行研磨分散；

c)在室温下将b)步骤的混合料进行气流粉碎，得到组合物产品；

4.根据权利要求3所述的一种纳米材料改性聚四氟乙烯油封专用料组合物，其特征在于所说组合物的组成按重量比计算：

聚四氟乙烯80％～95％；

聚苯硫醚3％～10％；

中铬黄0.01％～0.05％；

纳米粒子2％～10％。

5.根据权利要求3所述的一种纳米材料改性聚四氟乙烯油封专用料组合物制备方法，其特征在于所说步骤a)中的纳米材料是一种或多种纳米粒子；所说步骤c)中的气流粉碎次数是一次或多次。