[發明專利]一種石墨烯密封環材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811285625.1
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109401147A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 郭偉;劉爽
• 申請（專利權）人: 江蘇伊頓航天材料股份有限公司
• 主分類號: C08L27/18
• 分類號: C08L27/18;C08L47/00;C08K13/06;C08K5/12;C08K3/34;C08K3/22;C08K3/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明屬于航天材料領域，具體涉及一種石墨烯密封環材料及其制備方法。該石墨烯密封環材料包括以下質量份組分：石墨烯60?70份，聚四氟乙烯20?30份，改性環氧化聚丁二烯20?24份，Pb?Si?N三元化合物10?15份，鄰苯二甲酸二丁酯為15?20份，納米氮化硅10?12份，改性硬質陶土10?12份，氧化鋅7?15份，珠光砂10?15份，抗氧劑12?18份，阻燃劑6?9份，偶聯劑5?8份，鈦白粉2?5份。本發明制備方法所得的石墨烯密封環材料既能承受氣動載荷又具備多功能，且耐疲勞性好、使用壽命長、耐久性和可靠性佳。

技術領域

本發明屬于航天材料領域，具體涉及一種石墨烯密封環材料及其制備方法。

背景技術

飛行器所經受的高溫環境是空氣動力加熱、發動機燃氣以及太空中太陽的輻照造成的。航空器要長時間在空氣中飛行，有的飛行速度高達3倍音速,所使用的高溫材料要具有良好的高溫持久強度、蠕變強度、熱疲勞強度，在空氣和腐蝕介質中要有高的抗氧化性能和抗熱腐蝕性能，并應具有在高溫下長期工作的組織結構穩定性。火箭發動機燃氣溫度可達3000°C以上，噴射速度可達十余個馬赫數，而且固體火箭燃氣中還夾雜有固體粒子，彈道導彈頭部在再入大氣層時速度高達20個馬赫數以上，溫度高達上萬攝氏度，有時還會受到粒子云的侵蝕，因此在航天技術領域中所涉及的高溫環境往往同時包括高溫高速氣流和粒子的沖刷。在這種條件下需要利用材料所具有的熔解熱、蒸發熱、升華熱、分解熱、化合熱以及高溫粘性等物理性能來設計高溫耐燒蝕材料和發汗冷卻材料以滿足高溫環境的要求。太陽輻照會造成在外層空間運行的衛星和飛船表面溫度的交變，一般采用溫控涂層和隔熱材料來解決。低溫環境的形成來自大自然和低溫推進劑。飛機在同溫層以亞音速飛行時表面溫度會降到-50°C左右,極圈以內各地域的嚴冬會使機場環境溫度下降到-40°C以下。 在這種環境下要求金屬構件或橡膠輪胎不產生脆化現象。液體火箭使用液氧(沸點為-183°C)和液氫(沸點為-253°C)作推進劑，這為材料提出了更嚴峻的環境條件。部分金屬材料和絕大多數高分子材料在這種條件下都會變脆。通過發展或選擇合適的材料，才能解決超低溫下結構承受載荷的能力和密封等問題。而現有的密封圈，多為普通的密封圈，無法達到航空材料的要求。

申請號為201711320351.0 的發明專利公開了一種添加有石墨的耐蝕密封圈的制備方法，該工藝利用石墨、高密度聚乙烯、聚苯硫醚、芳香族聚碳酸酯、玻璃纖維、納米氮化硅、乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷、二苯胺、硬脂酸鎂、液態石蠟等原材料，添加抗氧化劑和硅烷偶聯劑進行特異性的真空加壓反應，然后經過高溫反應、注塑塑型、冰浴處理、退火固化等工藝步驟，制備得到添加有石墨的耐蝕密封圈。該發明的耐蝕密封圈的性能雖然比現有技術得到的提高，但是使用壽命低，不適合推廣應用。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明提供一種石墨烯密封環材料及其制備方法，所得材料耐疲勞性好、使用壽命長、耐久性和可靠性佳。

為了實現上述發明目的，本發明采用了以下技術方案：

一種石墨烯密封環材料，包括以下質量份組分：石墨烯60-70份，聚四氟乙烯20-30份，改性環氧化聚丁二烯20-24份，Pb-Si-N三元化合物10-15份，鄰苯二甲酸二丁酯為15-20份，納米氮化硅10-12份，改性硬質陶土10-12份，氧化鋅7-15份，珠光砂10-15份，抗氧劑12-18份，阻燃劑6-9份，偶聯劑5-8份，鈦白粉2-5份。

優選地，所述石墨烯密封環材料，包括以下質量份組分：石墨烯66份，聚四氟乙烯24份，改性環氧化聚丁二烯22份，Pb-Si-N三元化合物12份，鄰苯二甲酸二丁酯為18份，納米氮化硅11份，改性硬質陶土10份，氧化鋅9份，珠光砂13份，抗氧劑16份，阻燃劑7份，偶聯劑7份，鈦白粉3份。

優選地，所述石墨烯為單層石墨烯或雙層石墨烯。

一種石墨烯密封環材料的制備方法，包括以下步驟：

第一步，稱取原料；