用于高中壓閥門密封件的增強型聚四氟乙烯的制作方法
【專利摘要】用于高中壓閥門密封件的增強型聚四氟乙烯的制作方法，工藝路線為：備料→干燥→混料→裝模壓實成型→燒結(jié)→機械加工→檢驗入庫，各種成分的質(zhì)量份數(shù)比：高強納米碳纖維，0.5-1.5；二硫化鉬粉，3-5；錫青銅粉，20-25；聚四氟乙烯粉，還可添加65-75；長3-5mm的增強玻纖，5-10；二氧化硅粉，10-15；石墨粉，1-2，此白剛玉粉，1-3、綠碳化硅粉,1-3，上述多種中的一種或多種，分散劑5040：重量為各種原料總重的1%；本發(fā)明基體料為聚四氟乙烯，取材容易，價格便宜，成品中銅的質(zhì)量百分比還不足1/4,極大的減少了銅的消耗；還減少了加工量，更主要的是減少了加工廢料的數(shù)量；配料中加入的二硫化鉬提高了坯料的耐磨性和自潤滑性，這將極大的提高工件的密封能力和工作壽命；工件抗腐蝕，耐老化，不導(dǎo)電，對于有一定程度絕緣要求的工件來說，此種配料極為合適。
【專利說明】用于高中壓閥門密封件的增強型聚四氟乙烯的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合新材料，即一種用于高中壓閥門密封件的增強型聚四氟乙烯的制作方法，通過給用作閥門密封件的聚四氟乙烯(PTFE)中添加所需的材料，用以改善聚四氟乙烯的使用性能，拓寬聚四氟乙烯的適用范圍，從而達到在一定的使用條件下替代銅等金屬密封件。
【背景技術(shù)】
[0002]通常對密封材料的要求有如下內(nèi)容:有適當?shù)臋C械強度和硬度、有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、摩擦力小、耐磨性好、與密封面結(jié)合的柔軟性和彈性好、致密性好、不易泄漏介質(zhì)、取材容易、加工制造方便、價格便宜等等。實踐過程中沒有哪一種材料能同時滿足上述的要求，但可根據(jù)使用場合不同，對密封件的要求的側(cè)重點不同來選用與之相適應(yīng)的材料。對于閥門密封來說，僅從壓力來分，可分為低壓密封和中高壓密封。低壓密封的材料一般都比較軟，密封面較寬，所以一般選用非金屬材料如聚四氟乙烯、石墨、橡膠等，而中高壓密封則選用材料硬，接觸面窄的金屬墊片如銅、鋁、鋼材等。
[0003]銅因其有較好的適應(yīng)性能而被廣泛用于中高壓閥門中的密封墊圈、密封擋圈、閥芯等部位。但現(xiàn)實生活中對銅材的需求將面臨諸多問題，首先銅作為一種用途較廣的資源性材料隨著多年的持續(xù)開采將存在枯竭可能，其次是隨著開采、加工成本的上升會推高以銅為密封件的工件的成本。能開發(fā)出一種既取材容易，價格便宜又能代替銅件滿足(或一定條件下滿足)中高壓閥門密封要求的復(fù)合材料是我們追求的目標。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本配方是以聚四氟乙烯為基體，根據(jù)中高壓閥門密封件的使用特點，添加所需的成份來提高其強度、硬度、密封性能、耐磨性能、散熱性能等，這就是通常所說的增強型聚四氟乙烯。
[0005]這種用于高中壓閥門密封件的增強型聚四氟乙烯的制作方法，工藝路線為:備料一干燥一混料一裝模壓實成型一燒結(jié)一機械加工一檢驗入庫，其特征在于，具體步驟如下:
一、備料，質(zhì)量份數(shù)比:高強納米碳纖維，0.5-1.5 ; 二硫化鑰粉，3-5 ;錫青銅粉，20-25 ；聚四氟乙烯粉，65-75 ；
添加錫青銅粉及高強納米碳纖維、錫青銅粉主要是克服聚四氟乙烯強度低，熱膨脹系數(shù)大，耐磨性差等缺點，配料中加入的二硫化鑰提高了坯料的耐磨性和自潤滑性；
此外還可根據(jù)使用情況的需要增加:(按質(zhì)量份數(shù)比)長3-5_的增強玻纖，5-10 ;二氧化硅粉，10-15 ;石墨粉，1-2，上述三種的一種或多種，添加增強玻纖和二氧化硅粉用以增加強度，添加石墨粉用以增加彈性；
此外還可根據(jù)使用情況的需要增加:(按質(zhì)量份數(shù)比)白剛玉粉，1-3、綠碳化硅粉，1-3，上述兩種中的一種或多種，用以增加產(chǎn)品的強度；填加增強玻纖、二氧化硅、石墨、白剛玉粉、綠碳化硅粉中的一種或多種時，還要添加分散劑，分散劑5040:重量為各種原料總重的1% ；
二、對各種原料進行干燥，使其含水量小于1%;
三、將各種原料充分拌和；
四、裝入事先設(shè)計好的模具內(nèi)壓實成型，成型壓力為20~35MPa；
五、燒制，燒結(jié)爐的升溫過程為:從室溫以1.2°C /分鐘的速度升至180°C，保溫15分鐘后再以1.2°C /分鐘的速度升至230°C，保溫一小時，最后以1°C /分鐘的速度升至3800C ±5°C，保溫30分鐘，保溫結(jié)束后直接空冷至室溫，完成整個燒結(jié)過程，用此種工藝燒結(jié)出的坯料的密度為2.2~2.6g/cm3，拉伸強度為13_20MPa，斷裂伸長率為170-200% ；
六、通過外觀、硬度、尺寸、平行度、同軸度、平面度檢驗，合格后包裝、入庫。
[0006]本發(fā)明的主要技術(shù)特點，決定增強型聚四氟乙烯性能的三要素為:分子量、結(jié)晶度和空隙率。前兩項受燒結(jié)工藝的影響，而空隙率主要由加壓成形的壓力大小控制。由此可見，配方確定好后，燒制的工藝極為重要。
[0007]本發(fā)明工作的溫度范圍應(yīng)限定在-60~250°C之內(nèi)，工作的壓力范圍應(yīng)不超出O~300MPa;其優(yōu)點主要有:此種配方制成的增強型聚四氟乙烯坯料基體料為聚四氟乙烯，取材容易，價格便宜，成品中銅的質(zhì)量百分比還不足1/4，極大的減少了銅的消耗；坯料被模壓成所需的形狀后可少加工或不加工便可使用，這減少了加工量，更主要的是減少了加工廢料的數(shù)量；配料中加入的二硫化鑰提高了坯料的耐磨性和自潤滑性，這將極大的提高工件的密封能力和工作壽命；工件抗腐蝕，耐老化，不導(dǎo)電，對于有一定程度絕緣要求的工件來說，此種配料極為合適。
【具體實施方式】
[0008]實施例1:
一、備料，質(zhì)量份數(shù)比:高強納米碳纖維，I; 二硫化鑰粉，4 ;錫青銅粉，25 ;聚四氟乙烯粉，70 ；
二、對各種原料進行干燥，使其含水量小于1%;
三、將各種原料充分拌和；
四、裝入事先設(shè)計好的模具內(nèi)壓實成型，成型壓力為30MPa；
五、燒制，燒結(jié)爐的升溫過程為:從室溫以1.2°C /分鐘的速度升至180°C，保溫15分鐘后再以1.2°C /分鐘的速度升至230°C，保溫一小時，最后以1°C /分鐘的速度升至3800C ±5°C，保溫30分鐘，保溫結(jié)束后直接空冷至室溫，完成整個燒結(jié)過程，用此種工藝燒結(jié)出的坯料的密度為2.2~2.6g/cm3，拉伸強度為13_15MPa，斷裂伸長率為170-200%。。
[0009]六、通過外觀、硬度、尺寸、平行度、同軸度、平面度檢驗，合格后包裝、入庫。
[0010]實施例2在原料中還增加了:長3-5mm的增強玻纖，5_10，分散劑5040:重量為各種原料總重的1%;其余各項工藝步驟和實施例1相同。
[0011]實施例3在原料中還增加了:長3-5mm的增強玻纖，5-10 ;二氧化硅粉，10-15，分散劑5040:重量為各種原料總重的1% ;其余各項工藝步驟和實施例1相同。
[0012]實施例4在原料中還增加了:長3-5mm的增強玻纖，5_10 ;二氧化硅粉10-15 ;石墨粉1-2 ;分散劑5040:重量為各種原料總重的1% ;其余各項工藝步驟和實施例1相同。[0013]實施例5在原料中還增加了:長3-5mm的增強玻纖，5_10 ;二氧化硅粉10-15 ;石墨粉1-2 ;白剛玉粉，I ;分散劑5040:重量為各種原料總重的1% ;其余各項工藝步驟和實施例I相同。
[0014]實施例6在原料中還增加了:長3-5mm的增強玻纖，5_10 ;二氧化硅粉10-15 ;石墨粉1-2 ;白剛玉粉，I ;綠碳化硅粉，I ;分散劑5040:重量為各種原料總重的1% ;其余各項工藝步驟和實施例1相同。
[0015]上述六個實施例的拉伸強度和斷裂伸長率分別如下:
實施例1:拉伸強度為14MPa，斷裂伸長率為190% ；
實施例2:拉伸強度為16MPa，斷裂伸長率為180% ；
實施例3:拉伸強度為18MPa，斷裂伸長率為170% ；
實施例4:拉伸強度為19MPa，斷裂伸長率為200%。
[0016]實施例5:拉伸強度為19MPa，斷裂伸長率為190%。
[0017]實施例6:拉伸強度為19MPa，斷裂`伸長率為180%。
【權(quán)利要求】
1.用于高中壓閥門密封件的增強型聚四氟乙烯的制作方法，工藝路線為:備料一干燥—混料一裝模壓實成型一燒結(jié)一機械加工一檢驗入庫，其特征在于，具體步驟如下: 一、備料，質(zhì)量份數(shù)比:高強納米碳纖維，0.5-1.5 ; 二硫化鑰粉，3-5 ;錫青銅粉，20-25 ；聚四氟乙烯粉，65-75 ； 二、對各種原料進行干燥，使其含水量小于1%; 三、將各種原料充分拌和； 四、裝入事先設(shè)計好的模具內(nèi)壓實成型，成型壓力為20~35MPa； 五、燒制，燒結(jié)爐的升溫過程為:從室溫以1.2°C/分鐘的速度升至180°C，保溫15分鐘后再以1.2°C /分鐘的速度升至230°C，保溫一小時，最后以TC /分鐘的速度升至3800C ±5°C，保溫30分鐘，保溫結(jié)束后直接空冷至室溫，完成整個燒結(jié)過程，用此種工藝燒結(jié)出的坯料的密度為2.2~2.6g/cm3，拉伸強度為13_20MPa，斷裂伸長率為170-200% ； 六、通過外觀、硬度、尺寸、平行度、同軸度、平面度檢驗，合格后包裝、入庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高中壓閥門密封件的增強型聚四氟乙烯的制作方法，其特征在于，按質(zhì)量份數(shù)比，備料的各種原料中還添加有長3-5mm的增強玻纖，5-10 ;二氧化硅粉，10-15 ;石墨粉，1-2 ;中的一種或多種；填加增強玻纖、二氧化硅、石墨中的一種或多種時，還要添加分散劑，分散劑5040:重量為各種原料總重的1%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高中壓閥門密封件的增強型聚四氟乙烯的制作方法，其特征在于，按質(zhì)量份數(shù)比，備料的各種原料中還添加有白剛玉粉，1-3、綠碳化硅粉，1-3，上述兩種中的一種或兩種；填加白剛玉、綠碳化硅粉中的一種或兩種時，還要添加分散劑，分散劑5040:重量為各種原料總重的1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于高中壓閥門密封件的增強型聚四氟乙烯的制作方法，其特征在于，按質(zhì)量份數(shù)比，備料的各種原料中還添加有白剛玉粉，1-3、綠碳化硅粉，1-3，上述兩種中的一種或兩種。
【文檔編號】C08K3/22GK103467896SQ201310426401
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】朱佳華, 全書浩 申請人:常德翔宇設(shè)備制造有限公司