[发明专利]氮化硼改性聚四氟乙烯材料及其制备方法

说明书

本发明公开了氮化硼改性聚四氟乙烯材料及其制备方法，聚四氟乙烯树脂70～90份；碳纤维1～20份；氮化硼1～30份；石墨1～20份；其它成分1～20份。本发明提供的氮化硼改性聚四氟乙烯材料拉伸强度≥15MPa，断裂伸长率≥185％，摩擦系数≤0.25，磨痕宽度≤5.8mm，比重2.1～2.6，摩擦系数低，导热性好，柔韧性优良，压缩性能和耐低温性能优异，可满足高速往复运动、旋转运动等高负荷苛刻条件下的装置设备的密封使用要求，在动、静密封技术领域是具有广泛应用价值的材料。本发明还提供了所述氮化硼改性聚四氟乙烯材料的制备方法，该制备方法简单可行，容易操作。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其具体涉及一种氮化硼改性聚四氟乙烯材料及其制备方法。

背景技术

随着我国高端机械装备研制、装备制造业的高速发展，其对密封相关技术要求越来越高，新型特种密封技术应用研究也在不断发展，密封技术已经成为影响装备安全性、可靠性、寿命等重要因素之一。二战结束以来，西方以德国、英国、美国等制造业相对领先的国家在不断发展新型特种密封技术，来支撑其整个装备行业发展，我国在新型特种密封技术领域深入研究有待加强，以适应我国高端机械装备研制、装备制造业的高速发展。

聚四氟乙烯材料是一种高端、新型密封塑料材料，是新型特种密封材料发展的方向之一。这种新型的密封材料不但运用在石油工程机械、化工装置密封等相关场合，而且逐步扩展到航空、航天、船舶、空间站等特种密封领域。

随着新型特种密封工况的越来越严苛，聚四氟乙烯材料难以满足苛刻工况下的特种密封要求，急需一种综合性能更为优异、长使用寿命的改性聚四氟乙烯材料来满足特种密封工况的要求。

纯聚四氟乙烯(PTFE)，其具有低摩擦系数，广泛应用于特种密封领域，但是与橡胶材料相比有很多不足之处。例如，其纯聚四氟乙烯(PTFE)压缩回弹性较差、压缩蠕变大、粘合性差等缺点，严重影响了密封性能的可靠性，限制了其应用推广。因此，通过改性聚四氟乙烯材料，来提高其密封可靠性、耐磨性和使用寿命等综合性能。传统的玻璃纤维材料等改性聚四氟乙烯材料，由于玻璃纤维的耐温性能、疲劳扩展开裂等问题，使用寿命只有百万次左右，压缩回弹性差、低压缩蠕变大、导热性不好，综合使用寿命不能满足更为苛刻的使用工况。

发明内容

本发明提供了一种氮化硼改性聚四氟乙烯材料及其制备方法，解决现有技术中存在的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

氮化硼改性聚四氟乙烯材料，其原料包括：聚四氟乙烯树脂、碳纤维、氮化硼、石墨；质量份数配比方案如下：

聚四氟乙烯树脂70～90份；

碳纤维1～20份；

氮化硼1～30份；

石墨1～20份；

其它成分1～20份。

进一步的，所述聚四氟乙烯树脂的平均粒径选用1～200μm，体积密度350～480g/L，比表面积1～100m²/g,含水率≤0.04％。

进一步的，所述碳纤维选用直径≤20μ，长径比3:1～5:1，长度≤100μm。

进一步的，所述氮化硼选用粒径为1～150μm，表观密度10～100g/cm³，比表面积1～100m²/g。

进一步的，所述石墨选用粒径分布范围为≤100μm。

氮化硼改性聚四氟乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚四氟乙烯树脂、碳纤维、氮化硼、石墨均匀分散于纯净沸水中处理5～10min，然后加入偶联剂中处理10～30min,依次进行过滤、干燥和研磨粉碎，得到粉碎料；