[發明專利]一種耐磨自潤滑密封復合材料

在審

• 申請號: 202010110310.4
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111171483A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 葉素娟;袁佳宇;李國一;梁小鳳;王勇;王文虎;譚鋒;黃興
• 申請（專利權）人: 廣州機械科學研究院有限公司
• 主分類號: C08L27/18
• 分類號: C08L27/18;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/04;C08K7/14;C08K3/22
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

本發明提供了一種耐磨自潤滑密封復合材料，包括以下重量份的組分：80～99份的含氟樹脂、0.1～5份的氟化石墨烯、0.1～19份的礦物纖維和0.1～1份的三氧化二銻；所述氟化石墨烯的制備方法包括以下步驟：(1)將氟化石墨和十二烷基硫酸鈉分散在插層試劑中，得到混合體系A，所述氟化石墨和十二烷基硫酸鈉的質量比為5：1～5；(2)將所述混合體系A進行球磨后在超聲條件下進行加熱處理后固液分離并將固體干燥得到所述氟化石墨烯，其中超聲的功率為100W～500W，加熱的溫度為50～70℃。本發明的耐磨自潤滑密封復合材料在高溫下具有優異的機械性能和自潤滑性能，并且顯著提高了復合材料的耐摩擦磨損性能。

技術領域

本發明涉及無機材料領域，具體涉及一種耐磨自潤滑密封復合材料。

背景技術

橡塑密封件是機械產品的重要基礎元器件，隨著新工業技術的迅猛發展，橡塑密封件工況條件日趨苛刻，對密封材料提出了更高的要求，應用的高低溫范圍更寬、低摩擦和自潤滑性能更好，材料的可靠性更高，密封材料面臨諸多新的挑戰。

傳統的密封件材料以橡膠材料為主，橡膠的耐磨性能對橡膠密封制品尤其是往復或旋轉運動用制品的使用有很大的影響，但是由于大部分橡膠材料在潤滑不良、高溫高壓等嚴苛的工況下并不能發揮理想的密封性能。目前，低摩擦、自潤滑含氟塑料是實現無油潤滑密封，以及高真空密封、流體傳動系統恒定摩擦密封以及水壓密封技術的關鍵材料。常用的固體潤滑劑主要是石墨和二硫化鉬(MoS₂)，但石墨和MoS₂都有很大的局限性：石墨在還原性氣氛或真空條件下，其潤滑性能會顯著降低；而MoS₂在空氣等氧化性氣氛下，會與氧反應生成MoO₂，導致其潤滑性能顯著下降，導致其尺寸穩定性差、蠕變大、硬度低，尤其是在受載作用下易變形、易磨損。因此在保證含氟塑料自潤滑性能的前提下，提高材料高耐磨性是目前的研究熱點。

中國發明專利申請(申請號：201910131791.4，申請日2019.2.22)公開了一種石墨烯改性聚四氟乙烯復合材料，它是用石墨烯填充聚四氟乙烯，并復合填充聚醚醚酮、玻璃纖維、石墨烯、二硫化鉬和硫酸鋇，利用石墨烯改善聚四氟乙烯的力學性能、熱力學性能和抗磨損性能，同時利用多組分間的協同改善效應，提高了聚四氟乙烯材料的彈性、柔韌性。但是該配方中無機填料種類多，和聚合物基體材料的相容性并不理想，復合材料的耐磨損性能有待進一步提高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足之處而提供一種耐磨自潤滑密封復合材料。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種耐磨自潤滑密封復合材料，所述耐磨自潤滑密封復合材料包括以下重量份的組分：80～99份的含氟樹脂、0.1～5份的氟化石墨烯、0.1～19份的礦物纖維和0.1～1份的三氧化二銻；

所述氟化石墨烯的制備方法包括以下步驟：

(1)將氟化石墨和十二烷基硫酸鈉分散在插層試劑中，得到混合體系A，其中所述氟化石墨的氟含量為40％～90％，所述氟化石墨和十二烷基硫酸鈉的質量比為5：1～5；

(2)將所述混合體系A進行球磨后在超聲條件下進行加熱處理后固液分離并將固體干燥得到所述氟化石墨烯，其中超聲的功率為100W～500W，加熱的溫度為50～70℃。

上述的耐磨自潤滑密封復合材料通過改進復合材料的搭配組分，將含氟樹脂、氟化石墨烯、礦物纖維和三氧化二銻配合制備耐磨自潤滑密封復合材料，并且通過對氟化石墨烯的改性，所述方法制備的氟化石墨烯和目前商業化的氟化石墨烯相比，單片層數目多，片層重疊區域少，其單片層或少片層的結構提高了復合材料的力學性能，提高了復合材料的潤滑性能，上述的耐磨自潤滑密封復合材料在高溫下具有優異的機械性能和自潤滑性能，并且顯著提高了復合材料的耐摩擦磨損性能。

優選的，所述插層試劑為N-甲基吡咯烷酮，所述氟化石墨的氟含量為62％～67％。