專利名稱：一種高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料及其制備與應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于工程機械密封技術領域，具體涉及一種高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料及其制備方法與應用。
背景技術：
聚四氟乙烯作為一種優良的固體潤滑材料，具有良好的耐化學腐蝕性，使用溫度范圍廣(_190°C 260°C)，良好的抗沖擊能力，是密封制備的理想材料。但是由于其較高的磨損率，需提高其抗磨損能力，才合適用作動密封材料。提高抗磨損能力的做法是，添加玻璃纖維、碳纖維、青銅粉、金屬粉末、云母、硫酸鋇、二硫化鑰、石墨等材料，材料可以單獨加入也可復合添加。一般而言，添加青銅粉均會使得摩擦系數提高，一般會添加2% 10%石墨或者二硫化鑰降低摩擦系數，但是二硫化鑰和石墨均為層狀結構，加入后會使得聚四氟乙烯復合材料強度降低。 中國發明專利申請(申請號201110128256. 7，申請日2011-5-18)公開了一種耐高溫低蠕變的聚四氟乙烯復合材料，它是用焦磷酸型鈦酸酯偶聯劑表面涂層處理碳纖維后，再在350°C 450°C高溫氧化5 20分鐘后，按照碳纖維20% 30%含量改性聚四氟乙烯材料做耐高溫低蠕變材料。該發明專利制得的聚四氟乙烯材料價格昂貴，且不適合應用于往復工況，同時由于纖維狀容易損傷對磨件。中國發明專利(申請號03113558. 7，申請日2003-01-14)公開了填充聚四氟乙烯摩擦環及其制造工藝和應用，其組成為成分及配比為聚四氟乙烯100 ;石墨1 10 ;碳黑20 50 ;玻璃纖維0 30 ;二硫化鑰0-5 ;—種填充聚四氟乙烯摩擦環的制造工藝，包括混料、壓制、燒結、機械加工等，所施加壓力為40 70Mpa，加壓速率為5 15mm/min，保壓時間為5 40min。該專利材料容易損傷對磨材料，且不合適往復工況使用。中國發明專利申請(申請號200610047500. 6，申請日2006-08-22)公開了含碳纖維填充聚四氟乙烯及其制造方法，它是由聚四氟乙烯為60 80%，碳纖維和碳粉之和為10 35%，填充劑含量不超過15%構成，其中，碳纖維碳粉為1:0. 5 I. 5，所說的填充劑是石墨、玻璃纖維、二硫化鑰、銅粉中的一種或者一種以上的組合，在常溫下組合。該發明材料采用碳纖維填充，價格較為昂貴。中國發明專利申請(申請號200610042727. 1，申請日2006-04-21)公開了聚四氟乙烯密封材料及其制備方法，以聚四氟乙烯懸浮樹脂粉為基體材料，包括玻璃纖維、碳纖維、二硫化鑰、玻璃纖維，以磁粉為填充劑，其各組分的重量百分比含量為聚四氟乙烯60 80%，磁粉10 20%，碳纖維5 10%，二硫化鑰5%，玻璃纖維I 5%，磁粉是鋇鐵氧體，或者是鍶鐵氧鐵，或者是鈷鐵氧鐵，或者是釹鐵硼；按上述組分含量配好原料，充分混合，模壓成形，其特征在于其壓力控制在15 20Mpa，加熱溫度控制在360°C 380°C，保溫5 10分鐘，最后冷卻至室溫，即可得到密封圈。該發明材料為磁性密封，只適合于靜止或運動速度較低的場合。中國發明專利申請(申請號200510094354. 8，申請日2005-09-14)公開了低摩擦高耐磨的聚四氟乙烯復合材料及其制備方法，屬自潤滑復合材料，該自潤滑復合材料重量百分比為二硫化鑰I 10%，納米氧化鋁4% 20%，聚四氟乙烯70 95%。材料在80°C 120°C烘干3 4小時，高速混合，模壓成型，然后370 390燒結，保溫I 3小時，隨爐冷卻，得到發明材料。該發明材料使用的納米氧化鋁，在工業化批量操作時，存在難以分散的問題。中國發明專利申請(申請號02111929. 5，申請日2002-12-25)公開了含有碳納米管的聚四氟乙烯復合材料。按照體積百分比，碳納米管在復合材料中的含量為I 40%。該發明的碳納米管增強聚四氟乙烯復合材料具有極高的耐磨性。該發明專利材料容易對對磨材料造成損傷。中國發明專利申請(申請號200610038328. 8，申請日2006-08-26)公開了高耐磨聚四氟乙烯改性材料及其制備方法。該發明材料是由聚四氟乙烯粉末壓制成型、高溫燒結并冷卻后，經電子束或Y射線電離輻射而成，從而提高結晶度，細化晶粒，從而大大提高耐磨損性。該發明材料強度較低，不合適用于運動工況。

發明內容
本發明的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料。本發明的另一目的在于提供上述高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料的制備方法。本發明的再一目的在于提供上述高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料的應用。本發明的目的通過下述技術方案實現一種高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料，包括如下按重量份數計的組分聚四氟乙烯樹脂35 79. 9份青銅粉20 60份三氧化二鉻O. I 5份。所述的高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料的磨損率彡12X IO^mmVN ·πι，磨損率由GB 3960-83塑料滑動摩擦磨損試驗方法測試。所述的聚四氟乙烯樹脂優選為懸浮聚四氟乙烯樹脂，粒徑分布優選為15 70 μ m0所述的青銅粉優選為銅、錫、鋅和鉛等金屬的青銅合金，粒徑優選為20 60μπι ;所述的青銅粉優選為銅含量為85 90wt%、錫含量為3 6wt%、鋅含量為3 6wt%、鉛含量為I 3wt%的青銅合金。所述的三氧化二鉻的重量份優選為O. 5 3份。優選的，所述的高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料還包括O 30重量份的無機填充材料；所述的無機填充材料優選為碳纖維、碳黑、玻璃纖維和礦物纖維中的至少一種。上述高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料的制備方法，包括如下步驟(I)將35 79. 9重量份聚四氟乙烯樹脂、20 60重量份青銅粉、O. I 5重量份三氧化二鉻和O 30重量份無機填充材料在100 150°C下烘I 3小時。( 2 )將上述材料混合均勻，模壓成型。(3)將成型的制品放入燒結箱內，按照10 50°C /小時的速率升溫至330°C，保溫I 3小時，按照10 50°C /小時繼續升溫至380°C，保溫I 3小時；按照10 50°C /小時的速率降溫至330°C，保溫I 3小時，隨爐自然冷卻，即得到高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料。步驟(2)中所述的混合均勻優選為將材料放入高速混料機以2000r/min的速度混料 5min。步驟(2)中所述的模壓成型的條件優選為成型壓力為20 60MPa，保壓時間為I 30分鐘。步驟(3)中所述的冷卻優選為冷卻至室溫。上述高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料可應用于油缸密封領域。本發明作用的原理是所添加的三氧化二鉻作為減磨添加劑，青銅粉作為硬質支撐體，在摩擦過程中，促進摩擦化學，快速形成轉移膜，形成聚四氟乙烯復合材料相互對磨 形式，降低聚四氟乙烯材料與金屬鋒的真實接觸。均勻厚實的轉移膜有利于降低摩擦系數，提高抗磨損能力，從而延長產品的使用壽命。本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果本發明提供的高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料，能應用于工程油缸，具有良好的抗擠出變形能力，優秀的抗磨損性能，很好的安裝回彈性，使用壽命能大大提高。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。實施例I將745g懸浮聚四氟乙烯樹脂(粒徑為25 μ m，大金氟化工中國有限公司，型號為M-18F)，250g青銅粉(其中銅粉含量為85wt%，錫粉含量為6wt%，鋅粉含量為6wt%，鉛粉含量為3wt% ;粒徑為20 μ m)，5g三氧化二鉻(Cr2O3)在100°C烘箱內烘I小時，冷卻至室溫后，放入高速混料機2000r/min混料5min至混勻,模壓成型,成型壓力20Mpa,保壓時間為I分鐘。放入燒結箱，按照10°C /小時的速率升溫至330°C，保溫I小時，按照10°C /小時的速率繼續升溫至380°C，保溫I小時。按照10°C /小時的速率降溫至330°C，保溫3小時，隨爐自然冷卻至室溫，即得到高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料，性能測試如表I所示。實施例2將600g懸浮聚四氟乙烯樹脂(粒徑為40 μ m,大金氟化工中國有限公司，型號為M-18)，380g青銅粉(其中銅粉含量為90wt%，錫粉含量為3wt%，鋅粉含量為3wt%，鉛粉含量為lwt% ;粒徑為40ym)，20g三氧化二鉻(Cr2O3)在120°C烘箱內烘2小時，冷卻至室溫后，放入高速混料機2000r/min混料5min至混勻,模壓成型，成型壓力40Mpa,保壓時間為30分鐘。放入燒結箱，按照20°C /小時的速率升溫至330°C，保溫2小時，按照20°C /小時的速率繼續升溫至380°C，保溫2小時。按照10°C /小時的速率降溫至330°C，保溫2小時，隨爐自然冷卻至室溫，即得到高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料，性能測試如表I所示。實施例3將500g懸浮聚四氟乙烯樹脂(粒徑為70μπι，中昊晨光化工研究院，型號為CGM-16)，450g青銅粉(其中銅粉含量為88wt%，錫粉含量為5wt%，鋅粉含量為5wt%，鉛粉含量為2wt% ;粒徑為60 μ m), 50g三氧化二鉻(Cr2O3)在150°C烘箱內烘3小時，冷卻至室溫后，放入高速混料機2000r/min混料5min至混勻,模壓成型，成型壓力60Mpa,保壓時間為10分鐘。放入燒結箱，按照50°C /小時的速率升溫至330°C，保溫I小時，按照50°C /小時的速率繼續升溫至380°C，保溫3小時。按照30°C /小時的速率降溫至330°C，保溫I小時，隨爐自然冷卻至室溫，即得到所高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料，性能測試如表I所示。實施例4將350g懸浮聚四氟乙烯樹脂(粒徑為30 μ m,上海三愛富新材料股份有限公司，型號為FR101-1 )，600g青銅粉(其中銅粉含量為88wt%，錫粉含量為5wt%，鋅粉含量為5wt%，鉛粉含量為2wt% ;粒徑為20 μ m)，50g三氧化二鉻(Cr2O3)在135°C烘箱內烘3小時，冷卻至室溫后，放入高速混料機2000r/min混料5min至混勻,模壓成型，成型壓力20Mpa,保壓時間為20分鐘。放入燒結箱，按照40°C /小時的速率升溫至330°C，保溫I小時，按照40°C /小時的速率繼續升溫至380°C，保溫I小時。按照50°C /小時的速率降溫至330°C，保溫I小時，隨爐自然冷卻至室溫，即得到高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料，性能測試如表I所示。 實施例5將600g懸浮聚四氟乙烯樹脂(粒徑為15 μ m,山東東岳集團高分子材料有限公司，型號為DF-17A)，380g青銅粉(其中銅粉含量為90wt%，錫粉含量為3wt%，鋅粉含量為3wt%，鉛粉含量為lwt%;粒徑為4(^111)，5(^碳纖維，2(^三氧化二鉻(0203)在120°C烘箱內烘2小時,冷卻至室溫后,放入高速混料機2000r/min混料5min至混勻，模壓成型,成型壓力40Mpa，保壓時間為30分鐘。放入燒結箱，按照20°C /小時的速率升溫至330°C，保溫2小時，按照20°C /小時的速率繼續升溫至380°C，保溫2小時。按照10°C /小時的速率降溫至330°C，保溫2小時，隨爐自然冷卻至室溫，即得到高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料，性能測試如表I所示。實施例6 (對比)將600g懸浮聚四氟乙烯樹脂(粒徑為40 μ m,大金氟化工中國有限公司，型號為M-18)，400g青銅粉(其中銅粉含量為90wt%，錫粉含量為3wt%，鋅粉含量為3wt%，鉛粉含量為lwt% ;粒徑為40 μ m)，在120°C烘箱內烘2小時，冷卻至室溫后，放入高速混料機2000r /min混料5min至混勻，模壓成型，成型壓力40Mpa，保壓時間為30分鐘。放入燒結箱，按照200C /小時的速率升溫至330°C，保溫2小時，按照20°C /小時的速率繼續升溫至380°C，保溫2小時。按照10°C /小時的速率降溫至330°C，保溫2小時，隨爐自然冷卻至室溫，即得到聚四氟乙烯密封材料，性能測試如表I所示。實施例7 (對比)將600g懸浮聚四氟乙烯樹脂(粒徑為25μπι，3Μ公司dyneon，牌號為TF1750)，350g青銅粉(其中銅粉含量為85wt%，錫粉含量為6wt%，鋅粉含量為6wt%，鉛粉含量為3wt% ；粒徑為20 μ m)，50g 二硫化鑰(MoS2)在120°C烘箱內烘2小時，冷卻至室溫后，放入高速混料機2000r/min混料5min至混勻，模壓成型，成型壓力40Mpa，保壓時間為30分鐘。放入燒結箱，按照20°C /小時的速率升溫至330°C，保溫2小時，按照20°C /小時的速率繼續升溫至380°C，保溫2小時。按照10°C /小時的速率降溫至330°C，保溫2小時，隨爐自然冷卻至室溫，即得聚四氟乙烯密封材料，性能測試如表I所示。表I不同實施例制得材料性能
權利要求
1.一種高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料，其特征在于包括如下按重量份計的組分 聚四氟乙烯樹脂35 79. 9份 青銅粉20 60份 三氧化二鉻O. I 5份。
2.根據權利要求I所述的高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料，其特征在于所述的高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料的磨損率彡12Xl(T5mm3 / N · m。
3.根據權利要求I所述的高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料，其特征在于所述的三氧化二鉻的重量份為O. 5 3份。
4.根據權利要求I所述的高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料，其特征在于所述的聚四氟乙烯為懸浮聚四氟乙烯樹脂，粒徑分布為15 70 μ m ;所述的青銅粉為銅、錫、鋅和鉛的青銅合金，粒徑為20 60 μ m。
5.根據權利要求4所述的高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料，其特征在于所述的青銅粉為銅含量為85 90wt%、錫含量為3 6wt%、鋅含量為3 6wt%、鉛含量為I 3wt%的青銅合金。
6.根據權利要求I所述的高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料，其特征在于所述的高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料還包括O 30重量份的無機填充材料。
7.根據權利要求6所述的高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料，其特征在于所述的無機填充材料為碳纖維、碳黑、玻璃纖維和礦物纖維中的至少一種。
8.權利要求I 7任一項所述的高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟 (1)將35 79.9重量份聚四氟乙烯、20 60重量份青銅粉、O. I 5重量份三氧化二鉻和O 30重量份無機填充材料在100 150°C下烘I 3小時； (2)將上述材料混合均勻，模壓成型； (3)將成型的制品放入燒結箱內，按照10 50°C/小時的速率升溫至330°C，保溫I .3小時，按照10 50°C /小時繼續升溫至380°C，保溫I 3小時；按照10 50°C /小時的速率降溫至330°C，保溫I 3小時，隨爐自然冷卻，即得到高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料。
9.根據權利要求8所述的高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料的制備方法，其特征在于 步驟(2)中所述的混合均勻為將材料放入高速混料機以2000r/min的速度混料5min ； 步驟(2)中所述的模壓成型的條件為成型壓力為20 60MPa，保壓時間為I 30分鐘； 步驟(3)中所述的冷卻為冷卻至室溫。
10.權利要求I 7任一項所述的高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料在油缸密封領域中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種高耐磨油缸用聚四氟乙烯密封材料及其制備方法與應用，屬于工程機械密封技術領域。該材料包括如下按重量份計的組分35～79.9份聚四氟乙烯樹脂、20～60份青銅粉和0.1～5份三氧化二鉻。通過將聚四氟乙烯樹脂、青銅粉和三氧化二鉻高速機械混合均勻，進行模壓加工、燒結，制得高耐磨工程油缸用聚四氟乙烯密封材料。該材料能應用于工程油缸，具有良好的抗擠出變形能力，優秀的抗磨損性能，很好的安裝回彈性，使用壽命能大大提高。
文檔編號C08K3/22GK102875941SQ20121036262
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者葉素娟, 向宇, 譚鋒, 李國一 申請人:廣州機械科學研究院有限公司