本發(fā)明涉及一種聚四氟乙烯復(fù)合材料，具體涉及一種閥門密封用鋼纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚四氟乙烯材料具有優(yōu)良的耐蝕性、耐候性、化學(xué)穩(wěn)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，廣泛應(yīng)用于國防、航空航天、醫(yī)學(xué)、石油化工、電子、機(jī)械等許多領(lǐng)域的密封裝置上，同時，聚四氟乙烯材料還具有優(yōu)良的耐輻照性、氚相容性以及對氚的低滲透率性，因此也廣泛應(yīng)用于含氚系統(tǒng)的密封。以碳納米管作為聚合物的填料可改善材料的物理、力學(xué)與摩擦學(xué)性能。一般而言，長徑比較大的填料更有利于增強(qiáng)聚合物的力學(xué)性能，而長徑比小的填料卻能較大的提高材料的耐磨性并降低摩擦系數(shù)。
在任婕的碩士學(xué)位論文《泡沫鎳/聚四氟乙烯機(jī)械密封面復(fù)合材料及摩擦學(xué)行為研究》中制備了一種密封復(fù)合材料，但是作為閥門密封材料來說，還存在著抗壓能力、抗蠕變能力不佳的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
基于以上思考，本發(fā)明旨在提供一種耐低溫、剪切強(qiáng)度高、抗老化的丁腈橡膠涂料，及其制備方法。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種閥門密封用鋼纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯復(fù)合材料，其特征在于，是由以下重量份的原料制成：
鋼纖維3-5，膠粉8-10，碳納米管5-10，聚異氰酸酯JQ-1 3-6，聚四氟乙烯乳液25-35，氫氟酸15-25，硝酸15-25，氯化鑭1-2，乙二胺四乙酸2-3，F(xiàn)e(NO3)3 1-2，Co(NO3)3 1-2，氨水適量，泡沫鎳適量，金剛石3-5，十二烷基三甲基溴化銨5-7，甲烷適量，氬氣適量，氮氣適量，蒸餾水100-150；
所述的氫氟酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-40%；硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-20%。聚四氟乙烯乳液的固含量為30-50%。
所述的一種閥門密封用鋼纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，是由以下步驟制成：
a. 將膠粉加入到聚異氰酸酯JQ-1中，機(jī)械攪拌均勻后，加入干燥的鋼纖維，持續(xù)機(jī)械攪拌1-3小時，水洗，干燥；
b. 將碳納米管球磨10-20分鐘后加入到氫氟酸溶液中浸泡10-15h，過濾、沖洗、烘干后加入到硝酸溶液中，并加入氯化鑭、乙二胺四乙酸，浸泡3-5h，用蒸溜水清洗至中性，接著在箱式爐中 70-100℃下烘干3-5h；
c. 將Fe(NO3)3、Co(NO3)3加入20-25蒸餾水中溶解，再加入步驟b所得碳納米管，先超聲20-40min后再磁力攪拌1-3小時，然后用氨水調(diào)溶液的PH至8，保持?jǐn)嚢?0-25h，之后過濾并洗滌、烘干所得物；
d. 將泡沫鎳裁成合適大小，取步驟c所得物覆蓋在泡沫鎳上，使它能盡量多的接觸到泡沫鎳的邊緣上，放入石英管式爐中，首先通入氬氣，溫度升至620-680℃時通入氮氣，溫度升至700℃以上時通入甲烷氣體，加熱80-120min；
e. 將步驟a所得鋼纖維、金剛石、十二烷基三甲基溴化銨加入到聚四氟乙稀乳液中混合攪拌1-2h后，倒入模具中使步驟d所得材料完全浸漬在其中，先在200-250℃下初步固化2-3次，再在260-290℃下保溫2-3h固化成型即可。
所述的一種閥門密封用鋼纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，泡沫鎳大小為（2-6）×（2-6）×（1-2）mm3。
本發(fā)明的有益效果：將泡沫鎳這種具有三維形態(tài)的材料作為聚合物填料不僅提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能，同時使加入的碳納米管能更為均勻的分布；稀土原子具有特殊的電子層結(jié)構(gòu)和低的電負(fù)性，活性強(qiáng)，采用稀土試劑處理碳納米管表面，可以通過稀土與碳的親和作用使碳納米管表面的碳鍵松弛，增大其表面的活性，同時，稀土還可以與碳納米管表面的含氧基團(tuán)以及聚四氟乙烯通過配位反應(yīng)生成穩(wěn)定的稀土配合物，改善聚四氟乙烯復(fù)合材料的界面粘結(jié)性能，從而提高材料的抗壓、抗蠕變性，提高其密封性能；用聚異氰酸酯JQ-1 處理的鋼纖維增加了鋼纖維于基體的粘結(jié)性，有利于復(fù)合材料力學(xué)性能的提高。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步描述。
實施例
一種閥門密封用鋼纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯復(fù)合材料，其特征在于，是由以下重量份的原料制成：
鋼纖維3-5，膠粉8-10，碳納米管5-10，聚異氰酸酯JQ-1 3-6，聚四氟乙烯乳液25-35，氫氟酸15-25，硝酸15-25，氯化鑭1-2，乙二胺四乙酸2-3，F(xiàn)e(NO3)3 1-2，Co(NO3)3 1-2，氨水適量，泡沫鎳適量，金剛石3-5，十二烷基三甲基溴化銨5-7，甲烷適量，氬氣適量，氮氣適量，蒸餾水100-150；
所述的氫氟酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-40%；硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-20%。聚四氟乙烯乳液的固含量為30-50%。
所述的一種閥門密封用鋼纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，是由以下步驟制成：
a. 將膠粉加入到聚異氰酸酯JQ-1中，機(jī)械攪拌均勻后，加入干燥的鋼纖維，持續(xù)機(jī)械攪拌1-3小時，水洗，干燥；
b. 將碳納米管球磨10-20分鐘后加入到氫氟酸溶液中浸泡10-15h，過濾、沖洗、烘干后加入到硝酸溶液中，并加入氯化鑭、乙二胺四乙酸，浸泡3-5h，用蒸溜水清洗至中性，接著在箱式爐中 70-100℃下烘干3-5h；
c. 將Fe(NO3)3、Co(NO3)3加入20-25蒸餾水中溶解，再加入步驟b所得碳納米管，先超聲20-40min后再磁力攪拌1-3小時，然后用氨水調(diào)溶液的PH至8，保持?jǐn)嚢?0-25h，之后過濾并洗滌、烘干所得物；
d. 將泡沫鎳裁成合適大小，取步驟c所得物覆蓋在泡沫鎳上，使它能盡量多的接觸到泡沫鎳的邊緣上，放入石英管式爐中，首先通入氬氣，溫度升至620-680℃時通入氮氣，溫度升至700℃以上時通入甲烷氣體，加熱80-120min；
e. 將步驟a所得鋼纖維、金剛石、十二烷基三甲基溴化銨加入到聚四氟乙稀乳液中混合攪拌1-2h后，倒入模具中使步驟d所得材料完全浸漬在其中，先在200-250℃下初步固化2-3次，再在260-290℃下保溫2-3h固化成型即可。
所述的一種閥門密封用鋼纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，泡沫鎳大小為（2-6）×（2-6）×（1-2）mm3。
本發(fā)明的性能測試數(shù)據(jù)為：65-75℃區(qū)間的蠕變?nèi)崃恐怠?.00828；壓縮強(qiáng)度≥61.78MPa。