[发明专利]耐腐蚀性复合工程塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于工程材料技术领域，涉及一种新型工程塑料，尤其涉及一种用于耐腐蚀性、抗磨损性、抗温性、自润滑性环境的工程塑料，即FPOB新型工程塑料。

背景技术

随着石化行业生产加工原料组分中含硫量的增加，对设备的腐蚀加剧，严重影响设备的正常运行。在其他行业一些特殊环境中，高温重度腐蚀严重制约着生产装置的正常运行及生产，因此在一些重要设备的关键部位采用一般金属和非金属材料均不能很好地解决设备的腐蚀问题。零配件腐蚀严重，各种有毒有害气体不断的泄漏，经常造成设备的停止，装置停工、停产，严重的还会造成重大设备事故和人身安全事故。目前的一些耐腐蚀耐高温金属的价格十分昂贵，有些材料国内无法生产。

对此，为彻底解决设备关键零部件的腐蚀问题，保证石化企业生产装置设备安全、平稳、长周期运行，减少停车频次，保证装置操作人员的身心健康，同时为降低设备检修次数，最大限度地节约检维修成本，必须进行综合性能优良的新型复合工程材料的研制与应用，用于替代某些耐腐蚀耐高温贵重金属，节约外汇支出。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐腐蚀耐高温、成本低、综合性能优良的新型复合工程塑料——即FPOB新型工程塑料。

本发明经过对多种高分子材料特性比较，最后遴选了聚四氟乙稀(TPFE)，聚酯合金粉(POB)，石墨，二硫化钼(MoS₂)四种材料为原料。聚四氟乙稀材料虽具有耐蚀及耐各类有机溶剂，摩擦系数小，不粘附、不燃烧、不吸水、耐老化、耐绝缘、耐高温等优点，但其导热性差，膨胀系数大，不耐辐射等缺点。POB是芳族聚脂内含合金高分子材料，虽具有良好的自润滑性、耐磨性，抗压缩蠕变性、导热性、耐溶剂性、耐温差性能，但其最大的缺点是将其加热至分解温度前(其分解温度为530℃)，无明显熔点，且难于用一般模压成型加工，其成品性脆，弯曲强度及拉伸强度低。石墨具有显著的光学不均匀性、硬度不均质性，以及不透明、具有金属光泽，石墨传热性强，具有高度的导电性，能耐3000℃以上高温，熔点3800℃，沸点4250℃，莫氏硬度1～2，具有可塑性，化学稳定性强，不溶于酸碱等性能。二硫化钼具有分散性好，不粘结的优点，可添加在各种油脂里，形成绝不粘结的胶体状态，以增加油脂的润滑性和极压性；其熔点为1185℃，适用于高温、高压、高转速高负荷的机械工作状态，延长设备寿命；它还有抗磁性，可用作线性光电导体和显示P型或N型导电性能的半导体，具有整流和换能的作用；莫氏硬度为1～1.5，烧失量为18～22％，摩擦系数为0.05～0.09。本发明将上述各材料按一定的比例通过烧结复合的方式结合在一起，使各材料的性能进行综合，形成一种具有良好耐腐蚀性、抗磨损性、抗温性、自润滑性的工程塑料。

经过大量的探索和实验，本发明的复合工程塑料，各原材料的重量百分比在下属范围内，都具有很好的综合性能：

聚四氟乙稀60％～80％，POB聚酯合金粉末3％～8％，石墨10％～30％，二硫化钼3％～8％。

其优选配方为：聚四氟乙稀：70％，POB：5％，石墨：20％，二硫化钼：5％。

本发明耐腐蚀性复合工程塑料的制备方法，是将上述配方量的聚四氟乙稀、POB、石墨及二硫化钼混合均匀后，在压制压力为36～37Mpa作用下，保压时间85～90分钟，压制成型模；将型模置于烧结炉中，将温度由室温升至317～327℃后进行保温，保温时间25～30分钟，再继续升温由317～327℃升至370～380℃保温，保温时间145～150分钟，然后降温，由380℃降至327℃后保温，保温时间25～30分钟，再继续降温至室温即得本发明复合工程塑料。

优选压制工艺：压制压力P＝37Mpa，保压时间90分钟；

优选烧结工艺：烧结温度由室温升至327℃后保温30分钟，再升温至380℃保温150分钟，之后开始降温，由380℃降至327℃后保温30分钟，再继续降温至室温。升温速度为1℃/分钟，降温速度为1℃/分钟，烧结总用时12小时57分钟。

本发明复合工程塑料的综合性能测试：

1.耐腐蚀性能测试

测试方法：

①测试液体：浓度为％的盐酸溶液；

②测试件尺寸及表面粗糙度：50×25×3(mm)，表面粗糙度1.6μm；

③测试方式及时间：将测试件浸入测试液体中168小时；

④测试结果：测试件尺寸49.998×24.997×2.998(mm)，表面粗糙度值为1.6μm。

2.耐磨损性、抗高温性及自润滑性能测试