本發(fā)明屬于閥門密封圈領(lǐng)域，具體涉及一種防老化的碳納米管-聚四氟乙烯閥門密封圈及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚四氟乙烯（PTFE）以其高度的化學(xué)穩(wěn)定性，極強(qiáng)的耐高、低溫性能，突出的不粘性，良好的潤滑性，優(yōu)異的電絕緣性、耐老化性，極小的吸水性等，使其在航空航天、石油化工、機(jī)械工業(yè)、電子電器、食品工業(yè)、紡織等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用．但也因其存在機(jī)械性能較差，線膨脹系數(shù)大，耐蠕變性差，耐磨損性差，硬度低，成型和二次加工困難等缺陷，使其應(yīng)用范圍受到一定的限制。為了改善和克服純PTFE的缺陷，常采用表面改性，填充改性和共混改性等手段來提高其綜合性能，其中尤以填充改性最為簡單、價(jià)格低、效果好而得以普遍采用。
專利號(hào)CN1386792A本發(fā)明公開了一種含有碳納米管的聚四氟乙烯耐磨復(fù)合材料。按體積百分比,碳納米管在復(fù)合材料中的含量在1%～40%。碳納米管增強(qiáng)聚四氟乙烯復(fù)合材料雖然對于耐磨性能有所提高，但是易老化，強(qiáng)度和硬度也低。本發(fā)明先對碳納米管進(jìn)行改性，再制得碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，其不僅具有較高的耐磨性能，并且防老化、強(qiáng)度高，韌性好。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的首要目的在于提供一種防老化的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，該碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈耐磨損性強(qiáng)、不易老化、使用壽命長。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述耐磨損、防老化的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈的制備方法。
一種防老化的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，其特征在于，所述閥門密封圈由如下重量份的組分制備而成：聚四氟乙烯100份、碳納米管5-8份、異山梨醇3-4份、草酸二甲酯2-3份、雙酚A 3-4份、MoO3/TiO2-SiO2催化劑0.1-0.5份、60-70%次氯酸鈉20-25份、EDTA 20-25份、氨水40-50份、無水乙醇80-100份、硫酸鋇3-5份、二硫化鉬1-2份、硅烷偶聯(lián)劑kh550 1-3份、氯化銨9-10份、尿素30-35份、水30-35份。
一種防老化的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，其特征在于，所述閥門密封圈由如下步驟制備而成：
（1）碳納米管的的活化
A 碳納米管的氧化
先將二硫化鉬分散在60-70%次氯酸鈉溶液中，再加入碳納米管攪拌10-12h，抽濾，濾餅放入無水乙醇中超聲20-30min，在50-60℃真空干燥20-30h，得到氧化的碳納米管；
B 碳納米管的活化
將EDTA和氧化的碳納米管分散在氨水中，50-70℃，PH為5-7條件下超聲1-3h，靜置1-2h，過濾，濾餅浸入在氯化銨、尿素、水的混合液中超聲1-3h，靜置1-2h，過濾，50-60℃真空干燥20-30h，的到活性碳納米管；
（2）碳納米管的改性
將草酸二甲酯在溫度為54℃～59℃下熔化，將雙酚A和異山梨醇分別與該熔融狀態(tài)下的草酸二甲酯進(jìn)行均勻混合，得到兩種混合物；向兩種混合物中均加入MoO3/TiO2-SiO2催化劑，并保持該兩種混合物的溫度為65℃～70℃進(jìn)行酯化反應(yīng)；將酯化反應(yīng)后的兩種混合物和活性碳納米管進(jìn)行超聲混合1-2h，獲得新混合物，將新混合物的壓力控制在1kPa～20kPa，溫度控制在220℃～280℃進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)；將預(yù)縮聚反應(yīng)后的產(chǎn)物加入到縮聚反應(yīng)器中，并控制壓力為0.01kPa～5kPa，溫度為250℃～310℃進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到改性碳納米管
（3）碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈的制備
先將改性碳納米管進(jìn)行球磨，球磨后改性碳納米管與聚四氟乙烯粉體、硫酸鋇混合后，再將硅烷偶聯(lián)劑kh550噴灑在其中，在40～100℃下干燥，將干燥的混合原料在20～60MPa冷模壓成型，加壓速率5-10MPa/min并保壓1～30min；再將成型的產(chǎn)品進(jìn)行燒結(jié)，冷卻至室溫，即獲得本發(fā)明所制備的防老化的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈。
所述聚四氟乙烯樹脂為懸浮聚四氟乙烯樹脂，其粒徑分布為15～60μm；所述硫酸鋇、二硫化鉬的粒徑為10～50μm；球磨后改性的碳納米管的粒徑為10-50μm。
相比于其他的聚四氟乙烯閥門密封圈，本發(fā)明提供的防老化的聚四氟乙烯閥門密封圈，具有良好的抗擠出變形能力，優(yōu)秀的抗磨損性能，很好的安裝回彈性，不易老化，使用壽命能大大提高。
具體實(shí)施方式
一種防老化的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，由如下重量份的組分制備而成：聚四氟乙烯100份、碳納米管8份、異山梨醇3份、草酸二甲酯2份、雙酚A 3份、MoO3/TiO2-SiO2催化劑0.3份、60-70%次氯酸鈉25份、EDTA 25份、氨水50份、無水乙醇100份、硫酸鋇3份、二硫化鉬1份、硅烷偶聯(lián)劑kh550 3份、氯化銨10份、尿素30份、水30份。
一種防老化的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，由如下步驟制備而成：
（1）碳納米管的的活化
A 碳納米管的氧化
先將二硫化鉬分散在60%次氯酸鈉溶液中，再加入碳納米管攪拌12h，抽濾，濾餅放入無水乙醇中超聲30min，在60℃真空干燥20h，得到氧化的碳納米管；
B 碳納米管的活化
將EDTA和氧化的碳納米管分散在氨水中，50℃，PH為5條件下超聲3h，靜置2h，過濾，濾餅浸入在氯化銨、尿素、水的混合液中超聲1h，靜置2h，過濾，60℃真空干燥20h，的到活性碳納米管；
（2）碳納米管的改性
將草酸二甲酯在溫度為55℃下熔化，將雙酚A和異山梨醇分別與該熔融狀態(tài)下的草酸二甲酯進(jìn)行均勻混合，得到兩種混合物；向兩種混合物中均加入MoO3/TiO2-SiO2催化劑，并保持該兩種混合物的溫度為70℃進(jìn)行酯化反應(yīng)；將酯化反應(yīng)后的兩種混合物和活性碳納米管進(jìn)行超聲混合2h，獲得新混合物，將新混合物的壓力控制在20kPa，溫度控制在280℃進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)；將預(yù)縮聚反應(yīng)后的產(chǎn)物加入到縮聚反應(yīng)器中，并控制壓力為5kPa，溫度為300℃進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到改性碳納米管
（3）碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈的制備
先將改性碳納米管進(jìn)行球磨，球磨后改性碳納米管與聚四氟乙烯粉體、硫酸鋇混合后，再將硅烷偶聯(lián)劑kh550噴灑在其中，在100℃下干燥，將干燥的混合原料在50MPa冷模壓成型，加壓速率5MPa/min并保壓30min；再將成型的產(chǎn)品進(jìn)行燒結(jié)，冷卻至室溫，即獲得防老化的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈。
經(jīng)測試：拉升強(qiáng)度19MPa；斷裂伸長率225%；沖擊強(qiáng)度23.5KJ/m；彎曲強(qiáng)度28MPa；磨耗4.3mm3（負(fù)載250N，線速度2m/s，時(shí)間3分鐘）。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。