[发明专利]聚四氟乙烯与聚醚酮复合材料密封件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及密封件材料这一技术领域，特别涉及到聚四氟乙烯与聚醚酮复合材料密封件的制备方法。

背景技术

四氟乙烯聚合成聚四氟乙烯，化学稳定性好。聚四氟乙烯具有如下良好的性能：耐低温，在零下度条件下仍旧柔软；耐高温，长期使用温度可以达到；耐气候，老化寿命是塑料中的最佳一个；耐腐蚀，可以耐王水和所有有机溶剂；不粘性，表面张力是固体材料中最小的一个，不粘结其他任何物质；高润滑性，摩擦系数是塑料中的最小值；无毒害，具备生理惰性；优良的电气性能，报纸的厚度就可以阻挡伏，是理想的级绝缘材料。聚四氟乙烯因为其优异的材料性质，广泛用于化学工业、石油、无线电、电力机械、国防军工、原子能等等一些重要部门及领域。

聚醚酮因其具备极高的机械强度，优异的热稳定性，连续使用温度度，可燃性低、化学稳定性(高温下稳定)以及电学性质(绝缘)，良好的加工性能。

所以本发明利用上述两种优良的材料对密封件材料进行改良，使其加工合成的密封件在性能上不仅耐腐蚀、耐高压能力强、而且热膨胀系数低、密闭性能好，可以很好的满足行业的需求和发展。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供聚四氟乙烯与聚醚酮复合材料密封件的制备方法，该工艺通过利用钠、萘、四氢呋喃改性处理液对聚四氟乙烯进行活化改性，同时添加聚醚酮、石墨、氮化硅、氧化镁、吡啶-4-甲酰肼、5,5'-二硫双(2-硝基苯甲酸)、N-苯基-2-萘胺、γ―氨丙基三乙氧基硅烷混合物进行改性辊炼、高温高压反应、模胚浸泡固化、高温高压烧结、脱模硫化、烧结定型、常温静置、车床加工等一系列操作后得到密封件成品。制备而成的聚四氟乙烯与聚醚酮复合材料密封件，其耐腐蚀、耐高压、热膨胀系数低、密闭性能好，具有较好的应用前景。同时还公开了由该制备工艺制得的聚四氟乙烯与聚醚酮复合材料密封件在特种工程材料、精密仪器、医疗器械领域密封件制品中的应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

聚四氟乙烯与聚醚酮复合材料密封件的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钠、萘、四氢呋喃按照一定的纯度配比充分搅拌，混合均匀，至于锥形瓶中，锥形瓶置于干燥回流搅拌反应装置中进行反应，充入氩气保护反应进行，反应时间为30分钟，得到改性处理液，选用无水氯化钙和浓硫酸作为干燥剂；

(2)将步骤(1)得到的改性处理液50-100ml加入到1L 3.5％的氨水溶液中，搅拌均匀，然后加入到聚四氟乙烯10-15份、聚醚酮8-12份、石墨3-6份、氮化硅1-4份、氧化镁2-4份、吡啶-4-甲酰肼1-2份、5,5'-二硫双(2-硝基苯甲酸)1-3份、N-苯基-2-萘胺1-2份、γ―氨丙基三乙氧基硅烷1-4份混合，加入双辊开炼机中，搅拌加热至420-480℃，搅拌速度为1000-1200转/分钟，反应20-40分钟以后，缓慢降温至85-100℃，混合物过筛分选，得到过筛产物；

(3)将步骤(2)的过筛产物注入适当的密封件模具中，压制密封件型胚，密封件型胚浸没在4,4'-二氯二苯砜和硅酸四乙酯的混合液中进行固化反应，反应时间1-2h；

(4)将步骤(3)的密封件固化型胚放入高压高温烧结炉中进行模压反应，反应炉设置温度为520-600℃，压强为95MPa,缓慢加压，保持高压高温反应20-30分钟后关闭保温和压强，进行自然降温和降压直至与外界环境一致；

(5)将步骤(4)的密封件烧结件放在惰性气体反应炉中加热至65-70℃，保温时间15-20分钟，向烧结件喷洒7.5％的碳酸氢二钠溶液，进行脱模具工序，得到密封件中间品；

(6)将步骤(5)的密封件中间品在平板硫化机上进行硫化，得到硫化复合材料，其中硫化的条件为：165℃，20MPa,25sec；

(7)将步骤(6)的密封件硫化复合材料放入高温烧结炉内，在循环热风、自由状态下烧结，升温速度为1.5℃/min，均匀升温至660-720℃，保温1h，然后继续升温至760-800℃，保温2-3h，反应完全后降温至450℃，保温1-2h，降温速率设置为5℃/min，继续降温至185℃后自然降温至60℃以下，烧结完成得到密封件成品材料；

(8)将步骤(7)得到的密封件成品材料在室温放置24-48h后，可在室温条件下，按照需要的尺寸在专业的车床上加工制成成品即可。

优选地，所述步骤(1)中钠、萘、四氢呋喃的纯度配比为3：2：7。

优选地，所述步骤(2)中的缓慢降温速率为3.5℃/min。

优选地，所述步骤(2)中的过筛孔径为5μm。