本發(fā)明屬于閥門密封圈領(lǐng)域，具體涉及一種高彈性的碳納米管-聚四氟乙烯閥門密封圈及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚四氟乙烯（PTFE）以其高度的化學(xué)穩(wěn)定性，極強(qiáng)的耐高、低溫性能，突出的不粘性，良好的潤滑性，優(yōu)異的電絕緣性、耐老化性，極小的吸水性等，使其在航空航天、石油化工、機(jī)械工業(yè)、電子電器、食品工業(yè)、紡織等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用．但也因其存在機(jī)械性能較差，線膨脹系數(shù)大，耐蠕變性差，耐磨損性差，硬度低，成型和二次加工困難等缺陷，使其應(yīng)用范圍受到一定的限制。為了改善和克服純PTFE的缺陷，常采用表面改性，填充改性和共混改性等手段來提高其綜合性能，其中尤以填充改性最為簡單、價(jià)格低、效果好而得以普遍采用。
鈉-蔡溶液處理法是目前聚四氟乙烯表面處理研究的種種方法中效果最好、最簡便、最通用、且快速、易行、廉價(jià)的方法。原理是Na將最外層電子轉(zhuǎn)移到萘的空軌道上，形成陰離了自由基；再與Na + 形成離子對(duì)，釋放出大量的共振能，生成了深綠色金屬有機(jī)化合物的混合溶液。這些化合物混合溶液活性很高，與聚四氟乙烯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞C-F鍵，扯掉表面上的部分氟原子，在表面留下了碳化層和引入某些如-CO、C＝C、-CH、-COOH等極性基團(tuán)。這些極性基團(tuán)使得聚合物表面能增大、接觸角變小、浸潤性提高，從而由不粘、難粘變?yōu)榭烧场ｂc-蔡溶液可以改善聚四氟乙烯與碳納米的共容性，減少加工時(shí)分子架橋，提高聚四氟乙烯的彈性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的首要目的在于提供一種高彈性的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，該碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈耐磨損性強(qiáng)、彈性高、不易老化、使用壽命長。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述耐磨損、高彈性的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈的制備方法。
一種高彈性的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，其特征在于，所述閥門密封圈由如下重量份的組分制備而成：聚四氟乙烯100份、鈉-萘溶液70-80份、碳納米管5-8份、苯酚8-10份、對(duì)甲基苯甲酸8-10份、膨潤土1-2份、二苯醚5-8份、鈦酸丁酯1-3份、60-70%次氯酸鈉20-25份、EDTA 20-25份、氨水40-50份、無水乙醇80-100份、硫酸鋇3-5份、二硫化鉬1-2份、硅烷偶聯(lián)劑kh550 1-3份、氯化銨9-10份、尿素30-35份、水30-35份。
一種高彈性的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，其特征在于，所述閥門密封圈由如下步驟制備而成：
（1）碳納米管的的活化
A 碳納米管的氧化改性
先將二硫化鉬分散在60-70%次氯酸鈉溶液中，再加入碳納米管攪拌10-12h，抽濾，濾餅放入無水乙醇中超聲20-30min，在50-60℃真空干燥20-30h，的到氧化改性的碳納米管；
B 碳納米管的活化
將EDTA和氧化改性的碳納米管分散在氨水中，50-70℃，PH為5-7條件下超聲1-3h，靜置1-2h，過濾，濾餅浸入在氯化銨、尿素、水的混合液中超聲1-3h，靜置1-2h，過濾，50-60℃真空干燥20-30h，的到活性碳納米管；
（2）聚苯酯修飾碳納米管
將活性碳納米管、苯酚、對(duì)羥基苯甲酸加入二苯醚中超聲分散1-3h，在加入催化劑鈦酸丁酯，70-90℃酯化8-10h，加入膨潤土，超聲分散0.5-1h，提高反應(yīng)溫度到180-200℃進(jìn)行縮聚，縮聚20-30h，得到聚苯酯修飾碳納米管。
（3）聚四氟乙烯表面活化
將聚四氟乙烯粉加入到鈉-萘溶液中，攪拌8-10分鐘，烘干后得到表面活化的聚四氟乙烯；
（4）碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈的制備
先將聚苯酯修飾碳納米管和表面活化的聚四氟乙烯進(jìn)行球磨，球磨后聚苯酯修飾碳納米管與表面活化的聚四氟乙烯，再與硫酸鋇混合后，再將硅烷偶聯(lián)劑kh550噴灑在其中，在40～100℃下干燥，將干燥的混合原料在20～60MPa冷模壓成型，加壓速率5-10MPa/min并保壓1～30min；再將成型的產(chǎn)品進(jìn)行燒結(jié)，冷卻至室溫，即獲得本發(fā)明所制備的耐磨的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈。
所述鈉-萘溶液為將鈉溶于四氫呋喃與萘的溶液中而形成，鈉占總?cè)芤旱闹亓堪俜趾繛?-5％，萘占總?cè)芤旱闹亓堪俜趾繛?0-15％。
所述聚四氟乙烯為懸浮聚四氟乙烯，其粒徑分布為15～60μm；所述硫酸鋇、二硫化鉬、膨潤土的粒徑為10～50μm；球磨后聚苯酯修飾碳納米管和表面活化的聚四氟乙烯的粒徑為10-50μm。
相比于其他的聚四氟乙烯閥門密封圈，本發(fā)明采用鈉-萘溶液對(duì)聚四氟乙烯粉進(jìn)行活化處理，活化處理的聚四氟乙烯粉具有與碳納米共容性好的特點(diǎn)，且減少加工時(shí)分子架橋，提高聚四氟乙烯的彈性。本發(fā)明公開的高彈性碳納米-聚四氟乙烯注水泵閥門密封圈，既具有良好的耐磨性能，又具有良好的彈性，使用壽命長。
具體實(shí)施方式
一種高彈性的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，其特征在于，所述閥門密封圈由如下重量份的組分制備而成：聚四氟乙烯100份、鈉-萘溶液80份、碳納米管5份、苯酚8份、對(duì)甲基苯甲酸8份、膨潤土1份、二苯醚8份、鈦酸丁酯1份、60-70%次氯酸鈉20份、EDTA 25份、氨水50份、無水乙醇100份、硫酸鋇3份、二硫化鉬1份、硅烷偶聯(lián)劑kh550 3份、氯化銨10份、尿素30份、水30份。
一種高彈性的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈，其特征在于，所述閥門密封圈由如下步驟制備而成：
（1）碳納米管的的活化
A 碳納米管的氧化改性
先將二硫化鉬分散在70%次氯酸鈉溶液中，再加入碳納米管攪拌12h，抽濾，濾餅放入無水乙醇中超聲30min，在60℃真空干燥20h，的到氧化改性的碳納米管；
B 碳納米管的活化
將EDTA和氧化改性的碳納米管分散在氨水中，70℃，PH為7條件下超聲3h，靜置2h，過濾，濾餅浸入在氯化銨、尿素、水的混合液中超聲3h，靜置1h，過濾，50℃真空干燥30h，的到活性碳納米管；
（2）聚苯酯修飾碳納米管
將活性碳納米管、苯酚、對(duì)羥基苯甲酸加入二苯醚中超聲分散2h，在加入催化劑鈦酸丁酯，80℃酯化10h，加入膨潤土，超聲分散1h，提高反應(yīng)溫度到200℃進(jìn)行縮聚，縮聚20h，得到聚苯酯修飾碳納米管。
（3）聚四氟乙烯表面活化
將聚四氟乙烯粉加入到鈉-萘溶液中，攪拌10分鐘，烘干后得到表面活化的聚四氟乙烯；
（4）碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈的制備
先將聚苯酯修飾碳納米管和表面活化的聚四氟乙烯進(jìn)行球磨，球磨后聚苯酯修飾碳納米管與表面活化的聚四氟乙烯，再與硫酸鋇混合后，再將硅烷偶聯(lián)劑kh550噴灑在其中，在80℃下干燥，將干燥的混合原料在55MPa冷模壓成型，加壓速率6MPa/min并保壓30min；再將成型的產(chǎn)品進(jìn)行燒結(jié)，冷卻至室溫，即獲得耐磨的碳納米-聚四氟乙烯閥門密封圈。
經(jīng)測(cè)試：拉升強(qiáng)度20MPa；斷裂伸長率230%；沖擊強(qiáng)度22.1KJ/m；彎曲強(qiáng)度29MPa；磨耗4.1mm3（負(fù)載250N，線速度2m/s，時(shí)間3分鐘）。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。