本發(fā)明涉及密封填料，具體涉及一種耐腐蝕的離心水泵密封填料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、填料密封作為接觸式的密封方式，即在軸與殼體之間填充彈性密封材料，利用密封材料的彈性變形補(bǔ)償封面的磨損，使被密封空間與外界隔絕，堵塞泄漏間隙并阻止介質(zhì)外泄的密封方式，對(duì)于離心水泵旋轉(zhuǎn)軸等設(shè)備的關(guān)鍵部件，其密封填料需要有足夠的耐腐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定性，不被介質(zhì)腐蝕和溶脹，此外，摩擦磨損性能也是表征材料密封特性的重要性能之一，特別是對(duì)于動(dòng)態(tài)密封而言，一種低摩擦系數(shù)的高耐磨性密封材料將大大延長(zhǎng)密封的穩(wěn)定和壽命。

2、而聚四氟乙烯是一種具有高度化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異潤(rùn)滑性和良好熱穩(wěn)定性的熱塑性塑料，被廣泛應(yīng)用于密封材料領(lǐng)域，但是聚四氟乙烯存在綜合力學(xué)性能差、耐磨損性差的技術(shù)問(wèn)題；

3、聚氨酯作為密封材料，往往存在脆裂現(xiàn)象，從而導(dǎo)致接縫處滲透水，因此需要對(duì)聚氨酯增韌，提高其形變能力，丁腈橡膠作為有機(jī)材料，雖然具有良好的耐油性和物理機(jī)械性能，但是有機(jī)材料耐腐蝕性差，作為水封材料，經(jīng)腐蝕后，易存在微觀和宏觀粗糙化現(xiàn)象，從而降低自身的耐磨性和力學(xué)性能；

4、此外，常見(jiàn)的離心水泵密封填料還包括碳纖維和石墨粉料等，而如何對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的密封材料進(jìn)行改性，得到一種具有兼具優(yōu)異的耐腐蝕性、耐磨性和綜合力學(xué)性能的密封材料組合物是亟須解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種耐腐蝕的離心水泵密封填料及其制備方法，以解決背景技術(shù)所提出的技術(shù)缺陷。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種耐腐蝕的離心水泵密封填料，按照質(zhì)量份計(jì)，包括20-30份的復(fù)合聚氨酯粉料和70份的改性聚四氟乙烯粉料；

3、所述復(fù)合聚氨酯粉料由以下步驟制備得到：

4、s1、三聚氯氰、無(wú)水碳酸鈉粉末和丙酮混合均勻，在0-5℃下反應(yīng)30-60min，再滴加2-氨基乙醇胺，得到反應(yīng)混合物；將反應(yīng)混合物先在10-20℃下反應(yīng)1-2h，后升溫至50-60℃反應(yīng)1-2h，再升溫至70-75℃反應(yīng)2-3h，得到生成物；生成物抽濾、洗滌、干燥，得到改性多元醇固體；

5、以丙酮為溶劑、無(wú)水碳酸鈉為催化劑，三聚氯氰和2-氨基乙醇胺發(fā)生親核取代反應(yīng)，制備得到產(chǎn)物改性多元醇固體。

6、三聚氯氰和2-氨基乙醇胺制備改性多元醇固體的反應(yīng)式如下：

7、

8、s2、將改性多元醇固體真空干燥，得到干燥后的改性多元醇固體；將二丁基錫二月桂酸酯、改性多元醇固體和改性環(huán)氧樹(shù)脂混合攪拌，得到混合物；向混合物中滴加異佛爾酮二異氰酸酯和二乙醇胺，在40-50℃下反應(yīng)1.5-2h，得到預(yù)聚體乳液；在預(yù)聚體乳液中加入乙酸反應(yīng)30min，后降溫至10-20℃，再加入去離子水，以1000-2000r/min乳化30min，得到水性聚氨酯乳液；

9、s3、將水性聚氨酯乳液澆注聚四氟乙烯盤中，真空干燥，得到復(fù)合聚氨酯。

10、以二丁基錫二月桂酸酯為催化劑、二乙醇胺為擴(kuò)鏈劑，改性多元醇中的羥基、二乙醇胺中的羥基和異佛爾酮二異氰酸酯的異氰酸酯基反應(yīng)，從而制備得到以-nco封端的預(yù)聚體乳液；后以乙酸作為中和劑，再加入去離子水進(jìn)行高速乳化，得到水性聚氨酯乳液，水性聚氨酯乳液真空干燥，得到薄膜，即為聚氨酯薄膜，而在合成水性聚氨酯乳液的過(guò)程中，添加一定量的改性環(huán)氧樹(shù)脂，從而制備得到復(fù)合聚氨酯。

11、進(jìn)一步地，步驟s1中，三聚氯氰、無(wú)水碳酸鈉粉末、丙酮和2-氨基乙醇胺的用量比為18g:1-3g:200ml:20-30g。

12、進(jìn)一步地，步驟s2中，制備改性環(huán)氧樹(shù)脂由以下步驟制備得到：

13、將過(guò)硫酸鉀、亞硫酸氫鈉和去離子水混合均勻，得到引發(fā)劑溶液；將環(huán)氧丙烯酸酯和丁酮加入三口燒瓶中混合攪拌，后通入四氟乙烯氣體，使得三口燒瓶充滿四氟乙烯氣體，再將三口燒瓶在70-75℃下反應(yīng)8-10h，反應(yīng)過(guò)程中滴加上述引發(fā)劑溶液，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，過(guò)濾，得到固體；固體采用無(wú)水乙醇洗滌、真空干燥至恒重，得到改性環(huán)氧樹(shù)脂。

14、以過(guò)硫酸鉀和亞硫酸氫鈉的混合物作為引發(fā)劑，以丁酮為溶劑，含有雙鍵的環(huán)氧丙烯酸酯和四氟乙烯發(fā)生共聚反應(yīng)，從而得到含氟的改性環(huán)氧樹(shù)脂。

15、進(jìn)一步地，過(guò)硫酸鉀、亞硫酸氫鈉和去離子水的用量比為5g:1g:20ml；環(huán)氧丙烯酸酯和丁酮的用量比為50g:200ml；真空干燥的溫度為50-60℃。

16、進(jìn)一步地，步驟s2中，改性多元醇固體真空干燥的溫度為100-110℃、真空干燥的時(shí)長(zhǎng)為1-2h；二丁基錫二月桂酸酯、干燥后的改性多元醇固體和改性環(huán)氧樹(shù)脂的用量比為3g:40-60g:10-20g；異佛爾酮二異氰酸酯、二乙醇胺、乙酸和去離子水的用量比為20-30g:10g:3-5ml:100ml。

17、進(jìn)一步地，改性聚四氟乙烯粉料的制備方法包括以下步驟：

18、a1、粉煤灰微珠研磨至10-20μm，得到研磨后的粉煤灰微珠；將鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑和去離子水混合均勻，得到偶聯(lián)劑溶液；將上述偶聯(lián)劑溶液逐滴滴加至研磨后的粉煤灰微珠中，后升溫至100-200℃，混合反應(yīng)5-10min，得到活化后的無(wú)機(jī)粉料；

19、選取球形粉煤灰微珠作為無(wú)機(jī)填料，將粉煤灰微珠研磨至一定粒徑，后采用鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑進(jìn)行有機(jī)改性，提高無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料的相容性，采用偶聯(lián)劑改性后的粉煤灰微珠經(jīng)高溫活化，提高其反應(yīng)活性，制備得到活化后的無(wú)機(jī)粉料。

20、a2、將丁腈橡膠顆粒、聚四氟乙烯和活化后的無(wú)機(jī)粉料混合均勻，得到混合物；將混合物放入輻照裝置中，采用γ射線輻照，得到改性聚四氟乙烯。

21、丁腈橡膠顆粒、聚四氟乙烯和活化后的無(wú)機(jī)粉料混合，得到混合物，混合物采用紫外輻照，從而得到改性聚四氟乙烯。

22、進(jìn)一步地，步驟a1中，鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑和去離子水的用量比為5g:100ml；偶聯(lián)劑溶液和研磨后的粉煤灰微珠的用量比為100g:100-200g。

23、進(jìn)一步地，步驟a2中，丁腈橡膠顆粒、聚四氟乙烯和活化后的無(wú)機(jī)粉料的用量比為10g:50g:10-20g；輻照溫度為200℃、輻照總劑量為20-300kgy。

24、本發(fā)明還提出一種耐腐蝕的離心水泵密封填料的制備方法，包括以下步驟：

25、b1、將改性聚四氟乙烯研磨成300-500目的粉料，得到改性聚四氟乙烯粉料；將復(fù)合聚酯粉料研磨成300-500目的粉料，得到復(fù)合聚酯粉料；將復(fù)合聚酯粉料和改性聚四氟乙烯分混合均勻，得到密封填料；

26、b2、將密封填料在50-100mpa的壓力下保壓30min，得到預(yù)成型體；預(yù)成型體高溫?zé)Y(jié)，得到耐腐蝕的離心水泵密封填料。

27、進(jìn)一步地，步驟b2中，高溫?zé)Y(jié)的溫度為360-370℃、高溫?zé)Y(jié)的壓力為30-50mpa；燒結(jié)過(guò)程中，以60℃恒定的升溫速率達(dá)到燒結(jié)溫度，后以30℃恒定的升溫速率恢復(fù)至室溫。

28、本發(fā)明具備下述有益效果：

29、1.本發(fā)明制備的耐腐蝕的離心水泵密封填料包括復(fù)合聚氨酯粉料和改性聚四氟乙烯粉料。本發(fā)明在合成水性聚氨酯乳液時(shí)，添加一定量的改性環(huán)氧樹(shù)脂，從而制備得到聚氨酯/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合物；聚氨酯和環(huán)氧樹(shù)脂兩種聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相互貫穿、纏繞交聯(lián)，使得兩種材料產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，生成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合聚氨酯材料，進(jìn)一步提高自身的韌性和熱穩(wěn)定性。本發(fā)明在制備聚氨酯時(shí)，對(duì)其組分多元醇進(jìn)行改性；三聚氯氰和2-氨基乙醇胺發(fā)生親核取代反應(yīng)，從而得到具有改性多元醇固體。由于三聚氯氰的化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，在高溫、酸堿和光照環(huán)境下不易分解，從而提高制備的改性多元醇固體的耐腐蝕性。而具有不飽和雙鍵的環(huán)氧丙烯酸酯和四氟乙烯發(fā)生加聚反應(yīng)，從而在環(huán)氧樹(shù)脂上引入氟-碳鍵；氟-碳鍵具有極高的鍵能和極小的鍵極性，從而提高改性環(huán)氧樹(shù)脂的耐腐蝕性，進(jìn)而提高復(fù)合聚氨酯粉料的耐腐蝕性。

30、2.本發(fā)明是采用活化后的無(wú)機(jī)粉料、丁腈橡膠顆粒和聚四氟乙烯的混合物進(jìn)行紫外輻照，從而得到具有高強(qiáng)、耐腐蝕性和耐摩擦性的改性聚四氟乙烯粉料。粉煤灰本身作為無(wú)機(jī)粉料，具有耐腐蝕、耐磨和強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明選取球形顆粒的粉煤灰并將其研磨至微米級(jí)，粉煤灰的粒度越細(xì)、球形度越好，顆粒和顆粒之間就會(huì)減少黏結(jié)現(xiàn)象，提高自身的分散性和流動(dòng)性，從而更適合做聚合物填料。由于聚四氟乙烯本身的摩擦系數(shù)極低，表面非常平滑，不利于和無(wú)機(jī)粉料復(fù)合；所以，本發(fā)明對(duì)粉煤灰微珠采用偶聯(lián)劑改性，從而提高聚四氟乙烯和粉煤灰微珠的相容性。將丁腈橡膠、活化后的無(wú)機(jī)粉料和聚四氟乙烯混合后進(jìn)行紫外輻照，在一定的紫外輻照溫度和紫外輻照時(shí)間下，聚四氟乙烯和丁腈橡膠之間的交聯(lián)程度有所增加，從而得到邵氏硬度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能提升的改性聚四氟乙烯；活化后的無(wú)機(jī)粉料對(duì)有機(jī)材料的填充，則有利于提高改性聚四氟乙烯的耐磨性和耐腐蝕性。