[发明专利]一种曲轴前后油封用PTFE复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种PTFE材料及其制备方法，具体地说涉及一种曲轴前后油封用PTFE复合材料及其制备方法；属于汽车发动机曲轴油封材料技术领域。

背景技术

油封在汽车发动机曲轴上是用来封油的机械元件，它将传动部件中需要润滑的部件与出力部件隔离，不至于让润滑油渗漏。从油封的密封作用、特点、结构类型、工作状态和密封机理等可以分成多种形式和不同叫法，将旋转轴唇形密封圈叫油封。油封的常用材料有：丁腈橡胶，氟橡胶，硅橡胶，丙烯酸酯橡胶，聚氨酯，聚四氟乙烯(PTFE)等。选择油封的材料时，必须考虑材料对工作介质的相容性、对工作温度范围的适应性和唇缘对旋转轴高速旋转时的跟随能力。其中聚四氟乙烯(PTFE)为四氟乙烯单体的高结晶聚合物，是一种白色有蜡状感的热塑性塑料，其组成与结构决定了它具有耐高温、化学性质好、摩擦系数低、介电性好等优点，这些优点使其广泛用于减磨衬套、各种密封垫圈、阀座等。但与其它塑料相比，其机械性能不是很好；线膨胀系数较大；成型收缩率大，二次加工困难；硬度低，耐磨损性差；耐蠕变性差，易冷流。为了克服和改变PTFE的缺点、提高其综合性能，人们一直致力于对PTFE的改性研究。PTFE的改性方法主要有：表面改性、填充改性、共混改性等，其中，填充改性是一种简单有效的方法，既可保持其优点，又可利用复合效应，改善和克服纯PTFE的缺陷。

中国专利申请(公开号：CN1817961A)涉及一种聚四氟乙烯油封及其生产方法，它公开了一种聚四氟乙烯油封，该油封包含(重量百分比)聚四氟乙烯60-80％，玻璃纤维10-30％，二硫化铂5-10％，经过配料、混料、压制、烧结、片加工、表面处理、片粘接、硫化、整理而成。它以聚四氟乙烯为原料，采用无机填料玻璃纤维改性生产油封，虽然生产的油封在强度、耐磨性都有一定的提高，但由于无机填料与PTFE基体之间的相容性较差、亲合力较小，在基体中出现明显的界面，且不容易分散均匀，所以这类复合材料因摩擦系数较大，对被磨件损伤大，制品机械强度不够高而不能满足一些特殊的要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种耐摩擦损耗性能和力学性能较好的曲轴前后油封用PTFE复合材料。

本发明的上述目的可以通过下列技术方案来实现的：一种曲轴前后油封用PTFE复合材料，该复合材料由以下质量百分比的成分组成：

聚四氟乙烯：60％-80％；芳纶纤维：12％-25％；无机填料：5％-15％；所述的无机填料为石墨、二硫化钼、碳黑中的一种或多种。

本发明采用有机材料芳纶纤维，可以和聚四氟乙烯基体较好的相容，亲和力较大，且容易分散均匀，芳纶纤维的填入改善了PTFE复合材料的耐热性、抗蠕变性、弯曲和耐磨性。

芳纶纤维是芳香族聚酰胺纤维的简称，是溶致型液晶的一种，液晶聚合物在高温下熔融后具有极好的流动性，形成热迁移，这种热迁移的结果使液晶聚合物在PTFE基体内沿PTFE的空隙向四周迁移流动形成微纤。在与无机填料和聚四氟乙烯配伍合理及烧结温度适宜的情况下，这些微纤最终相互连接，在聚四氟乙烯基体内形成致密而均匀的立体网络，这些网络把聚四氟乙烯基体紧紧地包络起来，起到加固作用，极大地限制和阻止了PTFE复合材料的带状磨损，使PTFE复合材料的磨损变成了细小的粒子犁耕磨损，从而改善了PTFE复合材料的磨损形式和历程，提高了PTFE复合材料的耐磨损性能。

此外芳纶纤维结构中大分子链含刚性的苯环，因而形成的纤维含有高比例的伸直的刚性链，沿纤维轴向高度取向，分子堆砌密度大，因此具有高的拉伸模量和强度。

芳纶纤维非常柔软，可以升直、卷曲于聚四氟乙烯基体中，阻碍了裂纹扩展；并且当纤维从基体中断开拔出后，由于摩擦而使能量耗散，提高冲击韧性。

因此，芳纶纤维和无机填料合理配伍填充改性PTFE复合材料的综合性能相对于现有技术中玻璃纤维有很大的提高。