[发明专利]一种聚四氟乙烯与金属复合阀座及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阀门用聚四氟乙烯与金属复合阀座及制备方法。

背景技术

当前各国做阀门的阀座材料大部分采用纯聚四氟乙烯、聚醚醚酮、尼龙、石墨、碳纤维/玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料、不锈钢等材料。其优缺点都很明显：聚四氟乙烯材料耐腐蚀性好，摩擦系数小，对阀门的扭矩也小，但耐温差，长期使用≤200℃，而且易蠕变导致泄漏；石墨材料耐高温，比重轻，但不易压，易破碎导致泄漏；尼龙材料抗压、硬度好，价格相对便宜，但耐腐蚀远不如聚四氟乙烯，耐温也相对低于聚四氟乙烯；碳纤维/玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料比纯聚四氟乙烯材料耐压、耐磨损、耐温有所提高，但因为该材料的树脂基材70％仍然是氟树脂，它温度只能在≤250℃工作，长期使用温度≤200℃，而且耐水解性差；聚醚醚酮各项性能好，耐温到≤260℃，但价格昂贵是四氟材料10倍之多，生产厂商无法推广使用；金属材料，例如不锈钢、耐温、耐压、耐腐蚀性较好，但摩擦系数大、比重大，不能恢复弹性，密封效果不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种既耐压、耐高温，长期使用温度不低于260℃，耐水解性好，同时耐腐蚀、抗蠕变，完全可以满足阀门阀座密封件的要求的聚四氟乙烯与金属复合阀座。

本发明的聚四氟乙烯与金属复合阀座，包括聚四氟乙烯和金属骨架，金属骨架(如不锈钢或碳钢金属骨架)被聚四氟乙烯包裹而形成一体。

本发明同时提供了一种聚四氟乙烯与金属复合阀座的制备方法，它是把金属骨架和悬浮聚四氟乙烯放置在模具型腔内进行压塑预成型后，再进行烧结和冷却，使得金属骨架被聚四氟乙烯包裹；在室温条件下压塑预成型时，以15-25MPa/min的速度加压，表压达到4-6MPa/cm²，开始逐步放气，然后保压5-7分钟。

悬浮聚四氟乙烯(PTFE)属于现有产品，该产品具有聚乙烯的各个氢原子完全为氟原子所置换的化学结构，是分子量达200万至1000万的高分子长链结构。使用悬浮聚四氟乙烯一般需要将其压塑成型。压塑成型又叫模压成型，模压成型是将粉状或粒状树脂加入维持在一定温度的金属模具使其塑化，并在压力的作用下充满整个模腔，然后经加压脱模即得预制品。压塑成型虽然生产效率不高，但方便易行，只需配置压机、模具和烧结炉就可生产，特别适用小批量生产。

悬浮聚四氟乙烯的压塑成型属于现有技术，其包括预成型、烧结和冷却三个步骤。但是根据聚四氟乙烯需要应用的具体场合，预成型、烧结和冷却的具体工艺条件(参数)不同。

对于本发明来说，在室温条件下压塑预成型时，以15-25MPa/min(优选20MPa/min)的速度加压，表压达到4-6MPa/cm²(优选5MPa/cm²)，开始逐步放气，然后保压5-7分钟(优选6分钟)。

对于上述的制备方法，烧结时，从室温匀速升温至360-400℃后，保温3-5h(小时)，然后逐渐冷却至室温。最好在6-10h内从室温匀速升温至360-400℃后，保温3-5h，然后在4-8h内匀速冷却至室温。

对于上述的制备方法，悬浮聚四氟乙烯的为粒径120-160μm。

本发明有益效果：本发明是用金属增强聚四氟乙烯复合材料制作而成的阀座密封件，采用聚四氟乙烯非金属材料与金属材料之间复合成型，通过复合后的产品具有以下特点：

刚性好，抗压、能承受3500磅压力，不变形，表面摩擦系数小，不损坏对磨副。

结构简单，成型加工容易，根据需要可做成各种形状的阀座密封件。

可取代金属阀座，表面摩擦系数≤0.14，作用和效果是金属阀座不能达到的，而且比重与金属相比下降50％。

成本降低，比聚醚醚酮阀座价格下降90％。

本发明是抗蠕变、耐腐蚀、耐温、耐压阀座，满足阀门不泄漏的要求。对整机的可靠性、安全性起到非常重要的作用。

附图说明

图1是一种聚四氟乙烯与金属复合阀座的示意图。

图2是烧结和冷却曲线图。

具体实施方式

如图1所示的聚四氟乙烯与金属复合阀座，包括聚四氟乙烯2和不锈钢金属骨架1，金属骨架被聚四氟乙烯包裹而形成一体。

它的制备方法如下。

原料选料：悬浮聚四氟乙烯，粒径：140μm。

2、预成型：将混匀后的原料加入模具型腔内，同时放入不锈钢金属骨架，在室温20±5℃条件下，以20MPa/min的速度加压，表压达到5MPa/cm²，开始逐步放气，然后保压6分钟，预制品成型。