[发明专利]一种耐磨自润滑密封复合材料

说明书

本发明提供了一种耐磨自润滑密封复合材料，包括以下重量份的组分：80～99份的含氟树脂、0.1～5份的氟化石墨烯、0.1～19份的矿物纤维和0.1～1份的三氧化二锑；所述氟化石墨烯的制备方法包括以下步骤：(1)将氟化石墨和十二烷基硫酸钠分散在插层试剂中，得到混合体系A，所述氟化石墨和十二烷基硫酸钠的质量比为5：1～5；(2)将所述混合体系A进行球磨后在超声条件下进行加热处理后固液分离并将固体干燥得到所述氟化石墨烯，其中超声的功率为100W～500W，加热的温度为50～70℃。本发明的耐磨自润滑密封复合材料在高温下具有优异的机械性能和自润滑性能，并且显著提高了复合材料的耐摩擦磨损性能。

技术领域

本发明涉及无机材料领域，具体涉及一种耐磨自润滑密封复合材料。

背景技术

橡塑密封件是机械产品的重要基础元器件，随着新工业技术的迅猛发展，橡塑密封件工况条件日趋苛刻，对密封材料提出了更高的要求，应用的高低温范围更宽、低摩擦和自润滑性能更好，材料的可靠性更高，密封材料面临诸多新的挑战。

传统的密封件材料以橡胶材料为主，橡胶的耐磨性能对橡胶密封制品尤其是往复或旋转运动用制品的使用有很大的影响，但是由于大部分橡胶材料在润滑不良、高温高压等严苛的工况下并不能发挥理想的密封性能。目前，低摩擦、自润滑含氟塑料是实现无油润滑密封，以及高真空密封、流体传动系统恒定摩擦密封以及水压密封技术的关键材料。常用的固体润滑剂主要是石墨和二硫化钼(MoS₂)，但石墨和MoS₂都有很大的局限性：石墨在还原性气氛或真空条件下，其润滑性能会显著降低；而MoS₂在空气等氧化性气氛下，会与氧反应生成MoO₂，导致其润滑性能显著下降，导致其尺寸稳定性差、蠕变大、硬度低，尤其是在受载作用下易变形、易磨损。因此在保证含氟塑料自润滑性能的前提下，提高材料高耐磨性是目前的研究热点。

中国发明专利申请(申请号：201910131791.4，申请日2019.2.22)公开了一种石墨烯改性聚四氟乙烯复合材料，它是用石墨烯填充聚四氟乙烯，并复合填充聚醚醚酮、玻璃纤维、石墨烯、二硫化钼和硫酸钡，利用石墨烯改善聚四氟乙烯的力学性能、热力学性能和抗磨损性能，同时利用多组分间的协同改善效应，提高了聚四氟乙烯材料的弹性、柔韧性。但是该配方中无机填料种类多，和聚合物基体材料的相容性并不理想，复合材料的耐磨损性能有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种耐磨自润滑密封复合材料。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种耐磨自润滑密封复合材料，所述耐磨自润滑密封复合材料包括以下重量份的组分：80～99份的含氟树脂、0.1～5份的氟化石墨烯、0.1～19份的矿物纤维和0.1～1份的三氧化二锑；

所述氟化石墨烯的制备方法包括以下步骤：

(1)将氟化石墨和十二烷基硫酸钠分散在插层试剂中，得到混合体系A，其中所述氟化石墨的氟含量为40％～90％，所述氟化石墨和十二烷基硫酸钠的质量比为5：1～5；

(2)将所述混合体系A进行球磨后在超声条件下进行加热处理后固液分离并将固体干燥得到所述氟化石墨烯，其中超声的功率为100W～500W，加热的温度为50～70℃。

上述的耐磨自润滑密封复合材料通过改进复合材料的搭配组分，将含氟树脂、氟化石墨烯、矿物纤维和三氧化二锑配合制备耐磨自润滑密封复合材料，并且通过对氟化石墨烯的改性，所述方法制备的氟化石墨烯和目前商业化的氟化石墨烯相比，单片层数目多，片层重叠区域少，其单片层或少片层的结构提高了复合材料的力学性能，提高了复合材料的润滑性能，上述的耐磨自润滑密封复合材料在高温下具有优异的机械性能和自润滑性能，并且显著提高了复合材料的耐摩擦磨损性能。

优选的，所述插层试剂为N-甲基吡咯烷酮，所述氟化石墨的氟含量为62％～67％。