[發明專利]聚醚醚酮復合材料、制備方法及密封件的應用

有效

• 申請號: 200810018724.3
• 申請日: 2008-01-22
• 公開（公告）號: CN101220196A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 楊文光
• 申請（專利權）人: 南京肯特復合材料有限公司
• 主分類號: C08L61/16
• 分類號: C08L61/16;C08K3/00;B29C43/02;B29C43/58;B29C45/78;B29C71/02;B29B7/00;B29B13/06;F16K25/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人: 湯志武;王鵬翔

技術領域

本發明涉及一種聚醚醚酮復合材料、密封件應用及制備方法，尤其是納米材料增強改性聚醚醚酮密封件(KT-PEEK)及制備方法，屬于密封材料制品領域。

背景技術

聚醚醚酮(PEEK)樹脂是一種性能優異的特種工程塑料，與其他特種工程塑料相比具有諸多顯著優勢，特點如：耐高溫、機械性能優異、自潤滑性好、耐化學品腐蝕、阻燃、耐剝離性、耐輻照性、絕緣性穩定、耐水解和易加工等，在航空航天、汽車制造、電子電氣、醫療和食品加工等領域廣泛應用。

聚醚醚酮(PEEK)樹脂的性能優異，應用廣，PEEK樹脂最早在航空航天領域獲得應用，替代鋁和其他金屬材料制造各種飛機零部件。汽車工業中由于PEEK樹脂具有良好的耐摩擦性能和機械性能，用作制造發動機內罩的原材料，用其制造的軸承、墊片、密封件、離合器齒環等各種零部件在汽車的傳動、剎車和空調系統中被廣泛采用。PEEK樹脂是理想的電絕緣體，在高溫、高壓和高濕度等惡劣的工作條件下，仍能保持良好的電絕緣性能，因此電子信息領域逐漸成為PEEK樹脂第二大應用領域，在化工機械領域可制造輸送超純水的管道、閥門和泵；在半導體工業中，常用來制造晶圓承載器、電子絕緣膜片以及各種連接器件。作為一種半結晶的工程塑料，PEEK不溶于濃硫酸外的幾乎所有溶劑，因而常用來制作壓縮機閥片、活塞環、密封件和各種化工用泵體、閥門部件。

為了進一步滿足制造高精度、耐熱、耐磨損、抗疲勞和抗沖擊零部件的要求，對PEEK進行共混、填充、纖維復合等增強改性處理，可以得到性能更加優異的PEEK復合材料。PEEK與聚醚共混后的復合材料，在具有良好力學性能的同時，又使阻燃性能得到了提高；在PEEK中加入專用酚醛樹脂制成的材料，具有特殊的抗摩擦性能；PEEK與聚四氟乙烯共混制成的復合材料，在保持PEEK的高強度、高硬度的同時，還具有突出的耐磨性，可用于制造滑動軸承、密封環等機械零部件；與碳纖維和玻璃纖維等多種纖維進行改性增強，可制成高性能的纖維增強的PEEK復合材料，具有優異的抗蠕變、耐濕熱、耐老化和抗沖擊性能，還可大幅度提高材料的拉伸和彎曲強度；在PEEK中加入晶須材料，可提高材料的硬度、剛性及尺寸穩定性，用于制造大型石化生產線上的氫氣壓縮機和石油氣壓縮機的環狀、網狀閥片等。

閥門和管道在工業輸運中十分重要，其密封問題值得重視，否則跑、冒、滴、漏浪費資源會非常嚴重，隨著世界各國對環保要求也越來越高，節省能源、提高輸運效率、杜絕浪費是必須的要求。現有技術中，閥門的閥座材料等密封件大部分采用聚四氟乙烯、尼龍、石墨、碳纖維/玻璃纖維填充聚四氟乙烯復合材料、不銹鋼等材料。其優缺點都很明顯：聚四氟乙烯材料耐腐蝕性好，摩擦系數小，對閥門的扭矩也小，但耐溫差，長期使用溫度≤200℃，而且易蠕變導致泄漏；石墨材料耐高溫，比重輕，但不耐壓，易破碎導致泄漏；尼龍材料抗壓、硬度好，價格相對便宜，但耐腐蝕遠不如聚四氟乙烯，耐溫也相對低于聚四氟乙烯；碳纖維/玻璃纖維填充聚四氟乙烯復合材料比純聚四氟乙烯材料耐壓、耐磨損、耐溫有所提高，但因為該材料的樹脂基材70份仍然是氟樹脂，它溫度只能在≤250℃工作，長期使用溫度≤200℃，而且耐水解性差；金屬材料，例如不銹鋼、耐溫、耐壓、耐腐蝕性較好，但摩擦系數大、比重大，不能恢復彈性，密封效果不好。

聚醚醚酮的性能好，但其成本高，因此須保持耐腐蝕、耐溫、耐壓的聚醚醚酮優異性能的前提下，還須進一步提高機械性能，提高耐壓和耐磨損的強度，同時降低成本的聚醚醚酮的復合材料的制口和制備工藝還未被提出。

發明內容

本發明的目的是，提出一種聚醚醚酮復合材料、制備方法及密封件應用，保持聚醚醚酮原有的耐腐蝕、耐溫、耐壓的優異性能，又進一步提高機械性能，尤其是提高耐壓和耐磨損的強度，同時降低成本的，更有利于該材料的使用與推廣。

本發明目的還在于：密封件應用中采用金屬增強聚醚醚酮復合材料制作而成的閥座等密封件，解決流體工程中的控制系統密封。本發明的目的還在于：提供一種既耐壓、耐高溫，長期使用溫度260℃，耐水解性好，同時耐腐蝕、抗蠕變。完全可以滿足當前國際國內的各種閥門閥座密封件的需求。

本發明的技術解決方案是：聚醚醚酮復合材料，由聚醚醚酮、納米粒子、填充材料、助劑材料組成，按重量計算，其組成如下：聚醚醚酮粉75～95份、納米粒子5～10份、填充材料10～20份、助劑2～5份。

所述填充材料是：玻璃纖維、碳纖維、石英粉、二硫化鉬或碳粉，玻璃纖維或碳纖維可以添加石英粉、二硫化鉬或碳粉之一種、二種或兩種，所述比例均為重量比。玻璃纖維或碳纖維也可以混合填充。