專利名稱：耐腐蝕性復合工程塑料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于工程材料技術領域，涉及一種新型工程塑料，尤其涉及一種用于耐腐蝕性、抗磨損性、抗溫性、自潤滑性環境的工程塑料，即FPOB新型工 程塑料。
背景技術：
隨著石化行業生產加工原料組分中含硫量的增加，對設備的腐蝕加劇，嚴 重影響設備的正常運行。在其他行業一些特殊環境中，高溫重度腐蝕嚴重制約 著生產裝置的正常運行及生產，因此在一些重要設備的關鍵部位采用一般金屬 和非金屬材料均不能很好地解決設備的腐蝕問題。零配件腐蝕嚴重，各種有毒 有害氣體不斷的泄漏，經常造成設備的停止，裝置停工、停產，嚴重的還會造 成重大設備事故和人身安全事故。目前的一些耐腐蝕耐高溫金屬的價格十分昂 貴，有些材料國內無法生產。對此，為徹底解決設備關鍵零部件的腐蝕問題，保證石化企業生產裝置 設備安全、平穩、長周期運行，減少停車頻次，保證裝置操作人員的身心健康， 同時為降低設備檢修次數，最大限度地節約檢維修成本，必須進行綜合性能優 良的新型復合工程材料的研制與應用，用于替代某些耐腐蝕耐高溫貴重金屬， 節約外匯支出。發明內容本發明的目的是提供一種耐腐蝕耐高溫、成本低、綜合性能優良的新型復 合工程塑料——即FPOB新型工程塑料。本發明經過對多種高分子材料特性比較，最后遴選了聚四氟乙稀(TPFE)， 聚酯合金粉(POB)，石墨，二硫化鉬(MoS2)四種材料為原料。聚四氟乙 稀材料雖具有耐蝕及耐各類有機溶劑，摩擦系數小，不粘附、不燃燒、不吸水、 耐老化、耐絕緣、耐高溫等優點，但其導熱性差，膨脹系數大，不耐輻射等缺 點。POB是芳族聚脂內含合金高分子材料，雖具有良好的自潤滑性、耐磨性， 抗壓縮蠕變性、導熱性、耐溶劑性、耐溫差性能，但其最大的缺點是將其加熱至分解溫度前(其分解溫度為530°C)，無明顯熔點，且難于用一般模壓成型 加工，其成品性脆，彎曲強度及拉伸強度低。石墨具有顯著的光學不均勻性、 硬度不均質性，以及不透明、具有金屬光澤，石墨傳熱性強，具有高度的導電 性，能耐300(TC以上高溫，熔點380(TC，沸點4250'C，莫氏硬度1~2，具有 可塑性，化學穩定性強，不溶于酸堿等性能。二硫化鉬具有分散性好，不粘結 的優點，可添加在各種油脂里，形成絕不粘結的膠體狀態，以增加油脂的潤滑 性和極壓性；其熔點為U85'C，適用于高溫、高壓、高轉速高負荷的機械工 作狀態，延長設備壽命；它還有抗磁性，可用作線性光電導體和顯示P型或N 型導電性能的半導體，具有整流和換能的作用；莫氏硬度為1~1.5，燒失量為 18~22%，摩擦系數為0.05~0.09。本發明將上述各材料按一定的比例通過燒結 復合的方式結合在一起，使各材料的性能進行綜合，形成一種具有良好耐腐蝕 性、抗磨損性、抗溫性、自潤滑性的工程塑料。經過大量的探索和實驗，本發明的復合工程塑料，各原材料的重量百分比 在下屬范圍內，都具有很好的綜合性能聚四氟乙稀60% 80%， POB聚酯合金粉末3% 8%,石墨10% 30%， 二硫化鉬3% 8%。其優選配方為聚四氟乙稀70%, POB: 5%，石墨20%， 二硫化鉬5%。本發明耐腐蝕性復合工程塑料的制備方法，是將上述配方量的聚四氟乙稀、POB、石墨及二硫化鉬混合均勻后，在壓制壓力為36 37Mpa作用下，保 壓時間85~90分鐘，壓制成型模；將型模置于燒結爐中，將溫度由室溫升至 317 327'C后進行保溫，保溫時間25-30分鐘，再繼續升溫由317 327'C升至 370 38(TC保溫，保溫時間145-150分鐘，然后降溫，由380'C降至327。C后保 溫，保溫時間25 30分鐘，再繼續降溫至室溫即得本發明復合工程塑料。 優選壓制工藝壓制壓力P-37Mpa，保壓時間90分鐘； 優選燒結工藝:燒結溫度由室溫升至327'C后保溫30分鐘，再升溫至38(TC 保溫150分鐘，之后開始降溫，由380'C降至327t:后保溫30分鐘，再繼續降溫至室溫。升溫速度為rc/分鐘，降溫速度為rc/分鐘，燒結總用時i2小時57分鐘。本發明復合工程塑料的綜合性能測試1.耐腐蝕性能測試測試方法① 測試液體濃度為Q/^的鹽酸溶液；② 測試件尺寸及表面粗糙度50X25X3 (mm)，表面粗糙度1.6pm;③ 測試方式及時間將測試件浸入測試液體中168小時； 測試結果測試件尺寸49.998X24.997X2.998 (mm)，表面粗糙度值為 1.6jim。2.耐磨損性、抗高溫性及自潤滑性能測試① 測試儀器UMT-2M摩擦試驗機；② 測試件尺寸及表面粗糙度80±0.2X10±0.1X4±0.1 (mm),表面粗 糙度1.6pm。③ 試驗條件速度0.24m/s，載荷200g，摩擦對偶GCrl5鋼球，Si3N4陶瓷球；④ 測試結果a. 當載荷200g，摩擦對偶GCrl5鋼球時， 摩擦系數(u): 0.146 摩擦體積(mm3): 0.0120 導熱率W/(m.k): 0.748。b. 當載荷200g，摩擦對偶Si3N4陶瓷球時， 摩擦系數(u): 0.148摩擦體積(mm3): 0.0144 導熱率百/(111.]0: 0.7510。上述性能測試結果表明，本發明的明復合工程塑料具有良好的耐腐蝕性 能，耐磨損性能，抗高溫性性及自潤滑性能。本發明與現有技術相比，具有以下優點1、 材料獲取容易，組分品種少，材料成本低。2、 壓制燒結工藝簡單，成型性好，對環境無污染。壓制燒結完后，根據要求進行機械加工后應用。3、 材料的綜合性能優良，適用于高腐蝕性、高磨損性、高溫差、潤滑條 件惡劣的環境，滿足了強腐蝕介質場合的轉動設備的使用要求。4、 該材料應用范圍廣，可廣泛應用于石油化工企業、輕工業、機械制造、 冶金、交通等行業。
具體實施方式
1、材料配方以重量計。聚四氟乙稀70%， POB: 5%,石墨20%， 二硫化鉬5%。2、 制備工藝
(1) 壓制工藝將上述配方量的聚四氟乙稀、POB、石墨及二硫化鉬混
合均勻后，壓制壓力為37Mpa,保壓時間為90分鐘，壓制成型模；
(2) 燒結工藝將型模置于燒結爐中，將溫度由室溫升至327。C后進行 保溫，保溫時間30分鐘，再繼續升溫由327"C升至38(TC保溫，保溫時間150 分鐘，然后降溫，由380'C降至327'C后保溫，保溫時間30分鐘，再繼續降溫
至室溫即得本發明復合工程塑料。升溫速度為rc/分鐘，降溫速度為rc/分鐘，
燒結總用時12小時57分鐘。
3、 性能指標
(1) 耐腐蝕性尺寸誤差(mm): 0.002 0.003
(2) 耐磨損性摩擦體積(mm3): 0.0120 0.0144
(3) 抗高溫性導熱率W/(m.k):0.7480 0.7510
(4) 自潤滑性摩擦系數(u): 0.146 0.148。
權利要求
1. 一種復合工程塑料，是由以下重量百分比的材料制備而成聚四氟乙稀60％～80％，聚酯合金粉3％～8％，石墨10％～30％，二硫化鉬3％～8％。
2、 如權利要求1所述復合工程塑料，其特征在于各材料的重量百分比為聚四氟乙稀70%,聚酯合金粉5%，石墨20%， 二硫化鉬5%。
3、 如權利要求1所述復合工程塑料的制備方法，包括以下工藝步驟(1) 壓制工藝將聚四氟乙稀、聚酯合金粉、石墨及二硫化鉬按所述配方量混合均勻后，在壓制壓力為32 37Mpa作用下，保壓時間80 90分鐘，壓 制成型模；(2) 將型模置于燒結爐中，將溫度由室溫升至307 327t:后進行保溫， 保溫時間20-30分鐘，再繼續升溫由307 327。C升至360 380。C保溫，保溫時 間140-150分鐘，然后降溫，由360 380'C降至307 327X:后保溫，保溫時間 20~30分鐘，再繼續降溫至室溫即得本發明復合工程塑料。
4、 如權利要求3所述復合工程塑料的制備方法，其特征在于所述壓制 工藝中，壓制壓力為37Mpa，保壓時間為90分鐘。
5、 如權利要求1所述復合工程塑料的制備方法，其特征在于所述燒結 工藝中，溫度由0。C升至327'C后保溫30分鐘，再升溫至38(TC保溫150分鐘， 之后開始降溫，由380。C降至327。C后保溫30分鐘，再繼續降溫至室溫。
6、 如權利要求1所述復合工程塑料的制備方法，其特征在于所述燒結工藝中，升溫速度為0.5 rc/分鐘，降溫速度為0.5 rc/分鐘。
全文摘要
本發明提供了一種新型復合工程塑料，是由聚四氟乙烯、POB聚酯合金粉末、石墨及二硫化鉬按一定的比例組合后，經壓制、燒結而成。本發明的復合工程塑料具有優良的耐熱、耐磨、耐老化、耐腐蝕、自潤滑、電絕緣及耐溶劑性、導熱性，可廣泛應用于石油化工企業、輕工業、機械制造、冶金、交通等部門的高溫、高磨損、強腐蝕，以及耐負荷、防粘連、防污染等環境中。
文檔編號B29K307/04GK101280090SQ20081001821
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月16日 優先權日2008年5月16日
發明者安代明, 汪世鋒 申請人:中國石油蘭州石油化工公司