[发明专利]高导热PTFE复合活塞环及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热PTFE复合活塞环，其特征在于：该活塞环由PTFE复合材料构成，PTFE复合材料按质量百分比由以下组分构成：PTFE：70‑80%，碳纤维：9‑14%，铜粉：6‑21%。并公开了其制备方法。本发明中，加入碳纤维可以增加材料的拉伸、压缩以及弯曲模量，降低热膨胀系数，减小温度升高后膨胀导致的泄漏隐患；同时还可以减小蠕变，增加硬度，同时导热率增加，使得摩擦热快速导出。铜粉加入有利于减少材料的磨损，提高导热系数，减小蠕变，增加导电性，以防止摩擦产生的静电荷的积聚，减小载荷下的变形，增加摩擦高温下PTFE复合材料的热稳定性和导电性能。

技术领域

本发明涉及高导热PTFE复合活塞环及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚四氟乙烯（ PTFE）是一种综合性能优秀的聚合物材料，有极好的耐高低温性和耐化学腐蚀性，且介电性能优良，摩擦系数极小热稳定性好，可在-260℃~260℃长期使用，但是纯PTFE具有冷流性，尺寸稳定性差，介电强度低，磨损大等缺点。

活塞环是嵌入活塞沟槽内部的环状部件，在空气压缩机中起封气保压的作用，因此需要具有很好的耐磨性及弹性。而在高温、高压及存在载荷的环境下，对活塞环的耐热性能要求更高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高导热PTFE复合活塞环，具有良好的机械性能、高导热性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种高导热PTFE复合活塞环，该活塞环由PTFE复合材料构成，PTFE复合材料按质量百分比由以下组分构成：

PTFE：70-80%

碳纤维：9-14%

铜粉：6-21%。

优选的，所述PTFE为平均粒径20μm～80μm的悬浮细粉。

优选的，所述铜粉平均粒径为1μm～200μm。

优选的，所述碳纤维的长径比为16：1～5：1、直径为5～20μm。

本发明还公开了上述的活塞环的制备方法，其步骤为：

（1）将PTFE悬浮细粉，碳纤维以及铜粉按拟定的比例分别称取各组分，混合并搅拌均匀；

（2）将混合材料放入模具中在80~100MPa的压力下进行冷压成型，保压一段时间；

（3）放入烧结炉中或氮气炉中在380±5下进行烧结3~6h；

（4）将烧结后的毛坯自然冷却至60~120℃，然后置于金属管内，加热至180~260℃，升温速率8~30℃/h；恒温保温；然后降至150℃~室温后取出，降温速率5~12℃/h；

（5）将退火后的毛坯进行机加工得到成型活塞环制品。

优选的，所述金属管直径略大于活塞环直径，使得活塞环可以较容易的放入或取出，且活塞环四周与金属管接触，长度大于等于活塞环长度。金属管可以选用无缝钢管，也可以采用其他无缝金属管，例如铜管或铝管。

优选的，步骤（2）中保压时间为1~5min。

优选的，步骤（4）中保温时间按活塞环壁厚每毫米0.5~2h计算，壁厚=（活塞环外径-内径）/2。