CN1464023A - 一种油密封零件用的填充聚四氟乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车部件油密封零件用的填充聚四氟乙烯(PTFE)材料及其制备方法。该材料组成包括(以下用量为重量份)：悬浮聚四乙烯树脂100份，二硫化钼5.8～6.8份，无碱玻璃纤维8.7～20.5份，石墨粉2.7～5.8份。制备步骤包括：a、将PTFE树脂，二硫化钼、玻璃纤维、石墨粉加入高速冷混机混合，b、将上述混合料进行模压加工，模压压力为40～50MPa，制成半制品，c、将上述半制品放入烧结炉烧结，得产品，烧结温度为380～390℃，烧结时间为15～30小时。用本发明制得的油密封主唇和副唇产品具有密封性好，耐腐蚀性，耐温性和机械性能优良等特点。

Description

一种油密封零件用的填充聚四氟乙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种油密封零件用的聚四氟乙烯(PTFE)材料及其制造方法，具体地说，涉及一种油密封主唇和副唇用的填充聚四氟乙烯材料及其制造方法(以下的PTFE即聚四氟乙烯)。
背景技术
油封产品随着汽车工业的大发展，进入了产品更新快、需求量大幅增长的时代。在汽车领域的油封产品，以前大都使用橡胶油封，使用较多的是丁腈橡胶材料油封与氟橡胶材料油封。前者价格便宜，成本低廉，但耐温性与密封性较差，泄漏情况比较严重；后者的耐温性与密封性有明显改善，但成本较高，且仍具备普通橡胶材料的某些不良共性，如对轴的偏心反应特别敏感等，泄漏现象仍比较普遍。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于发动机曲轴、转向机方向杆、传动差速器等部件的油密封使用的填充聚四氟乙烯材料，用该材料制造的油密封主、副唇具有密封性好，耐腐蚀性好，耐温性和机械性能优良等特点。
本发明是这样实现的，这种填充聚四氟乙烯材料的组成包括(以下各组份用量均为重量份数)：
    悬浮聚四氟乙烯树脂                    100
    二硫化钼                              5.8～6.8
    玻璃纤维                              8.7～20.5
    石墨粉                                2.7～5.8
本发明中所述的悬浮聚四氟乙烯树脂是高强度聚四氟乙烯树脂，粒径为20～25μm。在本发明中，高强度聚四氟乙烯树脂选用美国杜邦公司生产的7A PTFE树脂，该树脂强度高，粒度细，便于混合加工，制得的填充PTFE材料机械性能优良，耐温性和耐腐蚀性好，适合用作油密封的主唇材料。
本发明中所述的悬浮聚四氟乙烯树脂也可是普通强度聚四氟乙烯树脂，其粒径为55～65μm。在本发明中，普通强度的聚四氟乙烯树脂选用国产的F5102PTFE树脂，其粒径为58～62μm，由上海三爱新材料股份有限公司生产；或者选用浙江巨圣氟化学有限公司生产的JF-47M的PTFE树脂，它的粒径是58～62μm。该类树脂的成本较低，制得的填充PTFE材料的机械性能、耐温性和耐腐蚀性良好，适合用作油密封的副唇材料。
本发明中的二硫化钼是粒径为20～30μm的粉剂。二硫化钼是一种固体润滑剂，其润滑膜的摩擦系数很低，在常态下，温度在400℃左右开始逐渐分解，但随着颗粒度的变小而耐氧化温度逐渐下降。填充PTFE制品的烧结温度一般在380℃，考虑到小颗粒的二硫化钼在烧结时易被氧化分解，故二硫化钼选用粒径为20～30μm的粉剂。
本发明中的玻璃纤维是无碱玻璃纤维，它的长径比为6∶1～8∶1。无碱玻璃纤维的外观呈白色，具有良好的机械性能，尺寸稳定性及介电性能。由于玻璃纤维的长径比对制品的强度影响甚大，故选用填充PTFE材料性能较好，且价格适中，长径比在6∶1～8∶1的玻璃纤维。
本发明中的石墨粉的细度≤200目。石墨粉具有良好的导热性和耐腐蚀性，用石墨粉作填充料可提高产品的机械性能。
本发明的油密封零件用的填充聚四氟乙烯材料的制备方法包括步骤如下：
a、按填充聚四氟乙烯的配比组成将聚四氟乙烯树脂、二硫化钼、玻璃纤维、石墨粉加入高速冷混机混合，混合转速为1500转～1800转/分，混合温度为20～30℃，混合次数为3～5次，混合时间为每次10～15秒；
b、将上述混合料进行模压加工，制成各种规格的半制品，模压压力为40～50MPa；
c、将上述半制品放入烧结炉进行烧结，得产品，烧结温度为380～390℃，烧结时间为15～30小时。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
一、具有较高的初期密封性，它比同类橡胶油封高30～50倍。
二、结构简单，它不需要橡胶油封中的弹簧。这是由于PTFE材料本身具有的“记忆效应”和弹性，使主唇口能自动地产生适当收缩力，即使在磨损后能紧紧抱住轴从而保持良好的密封状态。
三、耐腐蚀性好。不仅能密封油，而且耐酸、碱及其他各种化工液体，在空气中不会老化，还能密封各种气体。
本发明克服了现有技术中橡胶材料制成的油封产品耐温性与密封性较差的缺陷。
具体实施方案：
为了更好地实施本发明，特举出如下实施例对本发明作进一步说明。
实例一～实例四的填充PTFE材料组成及用量
  填充PTFE的组成   用量(重量份数)
实施例一 实施例二 实施例三 实施例四
  杜邦7APTFE树脂   100   100   100   100
  二硫化钼   5.8   6.2   6.7   6.8
  无碱玻璃纤维   8.7   12.5   20   20.5
  石墨粉   2.7   3.5   4.5   5.8
按上述实施例一～实施例四的填充PTFE材料组成及用量分别制备油封主唇，制备步骤如下：
a、按填充PTFE的配比组成将杜邦7APTFE树脂、二硫化钼、无碱玻璃纤维、石墨粉加入高速冷混机混合，混合转速为1500～1800转/分，混合温度为20～30℃，混合次数为4次，混合时间为每次10秒；
b、将上述混合料进行模压加工，制成各种规格的半制品，模压压力为40～50MPa；
c、将上述半制品放入烧结炉进行烧结，得产品，烧结温度为380℃～390℃，烧结时间为15～30小时。
以上四个实施例的产品性能如下：
产品性能   实例一   实例二   实例三   实例四
相对密度   2.3   2.2   2.2   2.2
拉伸强度(MPa≥) 19.9 17.2 25.8 14.8
断裂伸长率(％≥) 370 327 308 214
磨痕宽度(mm≤) 6 5 6 6
耐油试验   无裂纹和溶胀   无裂纹和溶胀   无裂纹和溶胀   无裂纹和溶胀
实施例五
除了填充PTFE的组成改为：国产FS102PTFE树脂100重量份，二硫化钼5.8重量份，无碱玻璃纤维9重量份，石墨粉2.7重量份外，其余制备工艺步骤均同实施例一，得到的油封副唇材料的产品性能如下：相对密度2.2，拉伸强度≥23.7MPa，断裂伸长率≥390％。

Claims (7)

1、一种油密封零件用的填充聚四氟乙烯材料，其特征在于组成包括(以下各组份用量均为重量份数)：
    悬浮聚四氟乙烯树脂                 100
    二硫化钼                          5.8～6.8
    玻璃纤维                          8.7～20.5
    石墨粉                            2.7～5.8。
2、根据权利要求1所述的填充聚四氟乙烯材料，其特征在于所述的悬浮聚四氟乙烯树脂是高强度聚四氟乙烯树脂，粒径为20～25μm。
3、根据权利要求1所述的填充聚四氟乙烯材料，其特征在于所述的悬浮聚四氟乙烯树脂是普通强度聚四氟乙烯树脂，粒径为55～65μm。
4、根据权利要求1所述的填充聚四氟乙烯材料，其特征在于所述的二硫化钼是粒径为20～30μm的粉剂。
5、根据权利要求1所述的填充聚四氟乙烯材料，其特征在于所述的玻璃纤维是无碱玻璃纤维，它的长径比为6∶1～8∶1。
6、根据权利要求1所述的填充聚四氟乙烯材料，其特征在于所述的石墨粉的细度≤200目。
7、一种油密封零件用的填充聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
a、按填充聚四氟乙烯的配比组成将聚四氟乙烯树脂、二硫化钼、玻璃纤维、石墨粉加入高速冷混机混合，混合转速为1500转～1800转/分，混合温度为20～30℃，混合次数为3～5次，混合时间为每次10～15秒，
b、将上述混合料进行模压加工，制成各种规格的半制品，模压压力为40～50MPa，
c、将上述半制品放入烧结炉进行烧结，得产品，烧结温度为380～390℃，烧结时间为15～30小时。
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