一種尼龍66復合材料和制備方法以及應用技術

本發明專利技術公開了一種用于石油化工管路密封圈的尼龍66復合材料，其成分按如下質量百分比組成：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨含量為4?4.8％、Ekonol(聚對羥基苯甲酸酯)為0.2％～1％。相對于現有的尼龍66及SiO2/尼龍6復合材料，本發明專利技術的尼龍66復合材料，其耐摩擦、耐熱性、耐水解性能都有明顯的改善，可以在自然環境惡劣的情形下保持長時間的密封性能，更適用于石油化工等相關領域。

Nylon 66 composite material and preparation method and application thereof

The invention discloses a method for petrochemical pipeline sealing ring of nylon 66 composite material, its composition as follows: Nylon 66 composition quality percentage is 80%, 15%, PTFE as the flexible graphite content is 4 4.8%, Ekonol (poly p-hydroxybenzoates) ranged from 0.2% to 1%. Compared with the existing SiO2/ nylon 66 and nylon 6 composite material, the invention of nylon 66 Composites, the friction resistance, heat resistance, resistance to hydrolysis performance is significantly improved, the sealing performance can be maintained long time in harsh natural environment conditions, more suitable for the petrochemical industry and other related fields.

【技術實現步驟摘要】
一種尼龍66復合材料和制備方法以及應用
本專利技術涉及一種密封材料，具體涉及一種用于石油化工管路密封圈的尼龍66復合材料。
技術介紹
橡膠密封圈密封是最常用的一種密封形式,這種密封形式具有結構簡單、密封可靠的優點,但橡膠密封圈存在性能缺陷限制其在很多領域中的應用。航天器的密封程度對于內部設備的安全有著重要的影響,而對于載人航天器來說,機構密封性能的好壞有更大的影響意義。航天飛行器在空間運行時要經過低溫-70℃和高溫70℃的溫度變化,橡膠材料的材料特性隨溫度的變化有很大的不同,因此還要分析空間飛行器在不同溫度的密封性能。“挑戰者”號失事的直接原因是航天飛機右側固體火箭助推器的O型密封圈失效,導致燃氣外泄。聚四氟乙烯(PTFE)材料具有優良的耐蝕性、耐候性、化學穩定性，并且不沾、無毒、無污染，被稱為“塑料之王”，是一種較好的密封材料，被廣泛應用于國防、航空航天、醫學、石油化工、機械等許多領域的密封裝置。雖然塑料本身具有強的抗腐蝕能力，不為化學溶劑所侵蝕，但當一些化學試劑、溶劑、水等進入摩擦界面，在應力反復作用下，又有熱、氧等環境因素，是能夠產生磨損的。在摩擦過程中，表面上真實接觸區域可以產生高溫，同時可能產生很高的局部應力與變形，在這些熱點能發生化學反應，從而加快了磨損速度。而且，雖然聚四氟乙烯有良好的密封性能，但它的力學性能不好，抗拉強度、抗壓強度不高，回彈能力差。所以，這些因素使聚四氟乙烯密封圈老化失效是導致石油化工管路泄漏的重要原因之一。而且石油化工管路輸送的介質具有高溫、高壓、腐蝕等特點,極易在管路連接處造成水、氣、物料的跑、冒、滴、漏,污染環境、危害工人身體健康。因此,為了延長管路的使用壽命,確保管路暢通無阻,保證安全生產,必須確保使用密封材料的性能良好。尼龍66材料，其分子鏈中重復出現的酰胺基團間可發生氫鍵結合，并規整排列形成結晶，從而具有良好的機械性能和耐油耐溶劑性、自潤滑性。但仍然存在一些性能缺陷，由于其結構中含有酰胺基團(屬于極性基團)，在高溫、潮濕或紫外照射的環境中，尼龍66會發生熱降解、水解，從而影響其制品的尺寸穩定性和力學性能，降低了產品的穩定性和使用壽命，這些因素均限制了尼龍66材料的應用。為改善尼龍相關材料的性能，Monserrat等制備了SiO2/尼龍6復合材料，發現SiO2的加入提高了尼龍6復合材料的摩擦學性能和熱性能。關于尼龍66復合材料耐磨性能和耐熱性能研究的報告還沒有在國內外公開，所以，一種綜合性能更好的尼龍66復合材料將成為國內外研發的熱點。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有密封材料的不足，提供一種綜合性能更好的尼龍66復合材料，相對于尼龍66材料、SiO2/尼龍6復合材料，本專利技術的尼龍66復合材料，其耐摩擦、耐熱性、耐水解性能都有明顯的改善，可以在自然環境惡劣的情形下保持長時間的密封性能，更適用于石油化工等相關領域。尼龍66復合材料各成分的質量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4-4.8％、Ekonol(聚對羥基苯甲酸酯)為0.2％～1％。所述Ekonol(聚對羥基苯甲酸酯)的質量百分比優選為0.3％～0.7％，更優選為0.4～0.6％，最優選為0.5％。本專利技術還涉及上述尼龍66復合材料及密封圈的制備方法，包括如下步驟：步驟1、添加80％尼龍66，并加熱至320℃使其熔化，然后同時添加15％聚四氟乙烯和4-4.8％柔性石墨，該過程持續加熱，以500轉/分的速度攪拌30分鐘；步驟2、添加0.2-1％的Ekonol，以500轉/分的速度攪拌30分鐘，該過程持續加熱30-50分鐘，混合物溫度保持在320℃；步驟3、將熔融的尼龍66復合材料擠壓進密封圈成型模具，保壓成型，將成型磨具冷卻，冷卻后取出密封圈。本專利技術提供的復合材料除了具有尼龍66材料及尼龍6復合材料機械性能良好、耐油、耐溶劑的優點以外，同時具有更佳的耐摩擦、耐熱、耐水解性能，與現有材料相比有顯著優勢。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術作進一步說明，本專利技術的方式包括但不僅限于以下實施例。實施例1、復合材料A的制備A中各組分的質量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4.8％、Ekonol為0.2％。制備方法如下：首先添加80％的尼龍66，并加熱至320℃熔化，然后同時添加15％的聚四氟乙烯和4.8％的柔性石墨，攪拌均勻。添加0.2％的Ekonol，攪拌均勻，該過程持續加熱，混合物溫度保持在320℃，得到復合材料A。實施例2、復合材料B的制備本實施方式制備復合材料B的方法如實施例1，所不同的是各組分的質量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4.7％、Ekonol為0.3％。實施例3、復合材料C的制備本實施方式制備復合材料C的方法如實施例1，所不同的是各組分的質量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4.6％、Ekonol為0.4％。實施例4、復合材料D的制備本實施方式制備復合材料D的方法如實施例1，所不同的是各組分的質量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4.5％、Ekonol為0.5％。實施例5、復合材料E的制備本實施方式制備復合材料E的方法如實施例1，所不同的是各組分的質量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4.4％、Ekonol為0.6％。實施例6、復合材料F的制備本實施方式制備復合材料F的方法如實施例1，所不同的是各組分的質量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4.3％、Ekonol為0.7％。實施例7、復合材料G的制備本實施方式制備復合材料G的方法如實施例1，所不同的是各組分的質量百分比為：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4.0％、Ekonol為1.0％。制備尼龍66材料、SiO2/尼龍6復合材料、復合材料A的樣品,在MM-200型磨損試驗機上(按照GB3960-83),進行16小時的摩擦磨損性能比較(載荷：200N，轉速：500rpm)，結果見表1。表1、尼龍66材料、SiO2/尼龍6復合材料、復合材料A的耐摩擦性能比較材料尼龍66SiO2(0.2％)/尼龍6復合材料A摩擦系數0.390.310.23磨損率,10-5mm3/(N*m)70.8569.3056.44制備A、B、D、F、G材料的樣品，在MM-200型磨損試驗機上(按照GB3960-83),進行16小時的摩擦磨損性能比較(載荷:200N，轉速：500rpm)，結果見表2。表2、各材料的耐摩擦性能比較材料ABDFG摩擦系數0.230.190.120.170.27磨損率,10-5mm3/(N*m)56.4448.1037.4845.0962.37用膨脹儀測定各材料試樣的熱膨脹曲線，升溫速率為2℃/min，測試溫度范圍為25～150℃，計算線膨脹系數。表3、尼龍66、SiO2(0.2％)/尼龍6、復合材料A的線膨脹系數比較材料尼龍66SiO2(0.2％)/尼龍6復合材料A線膨脹系數(10－6/K-1)72.537.026.8表4、A、B、D、F、G的線膨脹系數比較材料ABDFG線膨脹系數(10－6/K-1)26.824.315.214.914.5將各材料的試樣分別放入裝有純本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種尼龍66復合材料，其特征在于，由尼龍66、聚四氟乙烯、柔性石墨、Ekonol組成。

【技術特征摘要】
1.一種尼龍66復合材料，其特征在于，由尼龍66、聚四氟乙烯、柔性石墨、Ekonol組成。2.如權利要求1所述的尼龍66復合材料，其特征在于，各成分的質量百分比如下：尼龍66為80％、聚四氟乙烯為15％、柔性石墨為4-4.8％、Ekonol為0.2％～1％。3.如權利要求2所述的尼龍66復合材料，其特征在于：所述柔性石墨的質量百分比為4.3-4.7％，Ekonol的質量百分比為0.3％～0.7％。4.如權利要求3所述的尼龍66復合材料，其特征在于：所述柔性石墨的質量百分比為4.4-4.6％，Ekonol的質量百分比為0.4％～0.6％。5.如權利要求4所述的尼龍66復合材料，其特征在于：所述柔性石墨的質量百分比為4.5％，Ekonol的質量百分比為0.5％。6.制備如權利要求1-5所述尼龍66復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1、準備原材料尼龍66、聚四氟乙烯、柔性石墨、Ekonol；步驟2、添加尼龍66，并加熱至320℃使其熔化，然后同時添加聚四氟乙烯和柔性石墨，該過程持續加...

【專利技術屬性】
技術研發人員：龔偉，
申請(專利權)人：蘇州博云塑業有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32