[发明专利]耐磨损、低蠕变聚四氟乙烯密封材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于密封材料领域，具体涉及一种耐磨损、低蠕变聚四氟乙烯密封材料及其制备方法与应用。

背景技术

聚四氟乙烯（PTFE）由于具有优异的耐化学性能、耐高低温、低磨擦等性能，广泛应用于航空航天等领域。在国民工业中，聚四氟乙烯材料是标准的密封材料，常用作各种设备密封。PTFE能够应用于几乎所有的介质工况中和具有广泛的使用温度范围。纯的PTFE具有耐磨损性能差和抗蠕变性差等缺点，这些缺陷是可以通过添加合适的填料来改性，使其成为具有优异性能的PTFE密封材料。一般常用的填料有金属、金属氧化物、玻璃纤维、碳纤维、碳粉、石墨、二硫化钼、炭黑等等各种无机填料。纯PTFE是生理无毒的材料，常用作食品工业和医药行业等。随着应用领域和工况要求的进一步扩大，纯PTFE密封材料蠕变大、不耐磨的缺陷难以满足应用的要求，因此制备具有低蠕变、低磨损、食品级PTFE密封材料成为一种需求。

中国发明专利（申请号：200610042727.1）公开了聚四氟乙烯密封圈材料及其制备方法，以聚四氟乙烯悬浮术之粉料为基体材料，包括玻璃纤维、碳纤维、二硫化钼，以磁粉为填充剂，其各组分的重量百分比含量为：聚四氟乙烯60-80%，磁粉10-20%，碳纤维5-10%，二硫化钼5%，玻璃纤维1-15%；磁粉是钡铁氧铁，或者锶铁氧铁，或者是钴铁氧铁，或者是钕铁硼；按照上述组分含量配好原料，充分混合，模压成型，其特征在于其控制压力为15-20MPa，加热温度控制在360℃～380℃，保温时间为5-10分钟，最后冷却至室温即可得到密封圈。该发明的密封材料虽然具有良好的性能，但是却不能应用于食品工业。

中国发明专利（申请号：200780015935.5）公开了一种提供生产率比现有的方法优良、能够降低生产成本的聚四氟乙烯(PTFE)片材的制造方法和PTFE制密封带的制造方法优良。所述制造方法包括以下工序：(I)通过对含有PTFE粒子、表面活性剂和作为分散介质的水的PTFE粒子的分散液施加使上述粒子相互接近或接触的力，形成内包有上述水及上述表面活性剂的含PTFE固体物质的工序；(II)使上述固体物质变形为片状的工序；(III)使变形为片状的上述固体物质中所含的上述水的量减少的工序。该专利只是属于一种制造密封带的专利。

中国发明专利（申请号：200510049422.9）公开低蠕变改性聚四氟乙烯密封件。该发明涉及一种密封装置，尤其是涉及一种对低蠕变改性聚四氟乙烯密封件等配方材料的改良。其主要是解决现有技术所存在的密封件的材料存在蠕变松弛和冷流的缺陷，使得其在密封部位使用时变形，丧失密封能力等的技术问题。该发明的低蠕变改性聚四氟乙烯密封件，其特征是其组成及质量百分比为：聚四氟乙烯树脂50%～90%，其余为硫酸钡。该专利中所制的得聚四氟乙烯密封材料其蠕变率为11%-40%，在实际应用中还是较大。

中国发明专利（申请号：201010103651.5）公开了一种聚四氟乙烯复合材料，组分包括二硫化钼、三氧化二铝、铜粉、石墨、二氧化硅或不锈钢粉中的一种或几种，以及聚四氟乙烯；该聚四氟乙烯复合材料是二元聚四氟乙烯复合材料，其中聚四氟乙烯的重量百分比为80～99.9%，余量是其它成分。该材料的产品制备方法是：将聚四氟乙烯(PTFE)与二硫化钼(MoS2)、三氧化二铝(Al₂O₃)、铜粉(Cu)、二氧化硅(SiO₂)、聚苯脂(PPL)、不锈钢粉、碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)、等材料复合，通过模压烧结法成型，然后再进行机械加工成L型密封件。该专利中使用了较多的工业用料，并不合适于食品接触应用。

上述专利中的具有良好蠕变性、高耐磨的PTFE材料，由于其添加的填料，多数不能应用于食品工业，不能通过U.S.FDA CFR21177.1210食品容器的密封圈，密封衬垫要求。磨损失效、蠕变变形泄露是目前食品级PTFE密封的主要失效原因。因此，有必要开发研究一种食品级的PTFE密封材料，解决工业所需。

食品接触性物质（Food Contact Substances，FCSs）的定义：如果一种物质可以作为食品生产、包装、运输或支持材料的组分且不会对食品产生任何技术上的影响，那么该成分可以称为食品接触性物质。

钛铬黄属于彩色复合无机颜料（CICP），是由多种无机盐经高温复合而成，是众所周知的的热稳定性、耐光性、耐化学腐蚀性、耐候性最好的颜料，具有较高的太阳光反射率，环保无毒、是环境友好型颜料。

发明内容