一种防火板热压机用密封材料及其制备方法

摘要

本申请涉及密封材料领域，具体公开了一种防火板热压机用密封材料及其制备方法。防火板热压机用密封材料包括以下重量份的组分：聚醚醚酮粉料50‑70份；加工粘度调和粉料10‑30份；微纳增强材料10‑30份；润滑类材料2‑8份；相转移材料2‑5份。本申请的防火板热压机用密封材料具有加工成型性能、减摩耐磨性能和密封性能好，耐温耐压效果强，使用寿命长的优点；另外，本申请的制备方法具有工艺简单、可操作性强、加工综合成本低的优点。

权利要求

1.一种防火板热压机用密封材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚醚醚酮粉料         50‑70份加工粘度调和粉料     10‑30份微纳增强材料         10‑30份润滑类材料           2‑8份相转移材料           2‑5份；

所述微纳增强材料为纳米碳酸钙、玻璃纤维和碳纤维，纳米碳酸钙、玻璃纤维和碳纤维的质量比为1:1:( 2.6/8.7) ；

所述加工粘度调和粉料为聚四氟乙烯微粉；

所述润滑类材料选自润滑脂、二硫化钼、石墨、铜粉、锌粉中的一种或几种；

所述相转移材料选自有机白土和滑石粉中的一种或两种。

2.根据权利要求1所述的防火板热压机用密封材料，其特征在于，所述聚醚醚酮粉料的粒径为500‑700目，聚醚醚酮粉料的熔融指数为80‑90g/10min。

3.权利要求1‑2任一项所述的防火板热压机用密封材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚醚醚酮粉料、加工粘度调和粉料、微纳增强材料、润滑类材料和相转移材料混合，制成预混料；

将预混料加热熔融，获得熔融共混料；

将熔融共混料加压成型，制成密封材料。

4.根据权利要求3所述的防火板热压机用密封材料的制备方法，其特征在于，混合时，搅拌转速为1000‑1500rpm，搅拌时间为20‑30min。

5.根据权利要求3所述的防火板热压机用密封材料的制备方法，其特征在于，热压成型条件为：温度为350‑370℃，压力为10‑12MPa，保温时间为3‑3.2h，鼓风冷却，冷却压力为4‑

5MPa。

说明书

一种防火板热压机用密封材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本申请涉及密封材料领域，更具体地说，它涉及一种防火板热压机用密封材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 防火板是表面装饰用耐火建材，有丰富的表面色彩、纹路及特殊的物理性能，其主要由原纸经过三聚氰胺与酚醛树脂浸渍后，经高温高压工序制成。防火板连续热压设备是以密封材料密封气源施加于钢带上带来的压力和钢带张紧辊伸缩产生的张紧力对板材进行加工。当前技术中，密封材料多为纯聚四氟乙烯材料，虽然有部分新材料填充，但相关密封材料在高温环境中易形变、耐磨性能较差，且影响制品的关键密封性能，需要对密封材料进行频繁更换以满足具体应用需求。

[0003] 聚醚醚酮是一种具有卓越耐高温性能的芳香族热塑性工程塑料，其耐化学稳定性、尺寸稳定性、机械强度也非常优异，因此广泛应用于航空航天、轨道交通、船舶、汽车等众多领域。聚醚醚酮具有非常优异的综合性能，但单一的聚醚醚酮树脂还是难以满足不同的使用要求，目前对聚醚醚酮的改性为纤维增强改性、共混改性、填充改性等方法。传统的纤维增强改性聚醚醚酮为玻纤增强聚醚醚酮、碳纤增强聚醚醚酮及玻纤和碳纤混合增强聚醚醚酮等方法，聚醚醚酮摩擦系数很小，具有良好的自润滑性能，但耐磨损能力差，聚醚醚酮/聚四氟乙烯优化共混能获得更好的摩擦磨损性能。

[0004] 针对上述中的相关技术，发明人发现现有的聚醚醚酮密封材料在用于防火板热压机时，在高温高压环境下，减摩耐磨性和密封性不足，使用寿命较短。

发明内容

[0005] 为了提高防火板热压机用密封材料的减摩耐磨性和密封性能，本申请提供一种一种防火板热压机用密封材料及其制备方法。

[0006] 第一方面，本申请提供一种防火板热压机用密封材料，采用如下的技术方案：

[0007] 一种防火板热压机用密封材料，包括以下重量份的组分：

[0008]

[0009]

[0010] 通过采用上述技术方案，以聚醚醚酮粉料为基体材料，加入润滑类材料、微纳增强材料等，聚醚醚酮粉料具有优异的耐磨性、物理机械强度和耐化学腐蚀性，耐温等级高，长期使用温度在260℃以上，蠕变性小，耐疲劳性优异，加工粘度调和粉料，调整体系的加工粘度，从而使高粘度的聚醚醚酮生产过程中，孔隙率小，使微纳增强材料浸渍充分，改善密封材料的摩擦系数和密封性能。

[0011] 优选的，所述微纳增强材料为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米凹凸棒石、玻璃纤维、碳纤维中的一种或几种。

[0012] 通过采用上述技术方案，纳米碳酸钙的比表面积大，能够与聚醚醚酮牢固结合，从而降低密封材料引发裂纹的临界应力，减少裂纹的扩张速度，提高密封材料的韧性；耐磨二氧化硅具有颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大等特点，当其充分分散于聚醚醚酮中，可以充当支撑点的作用，并具有对负荷优先承载的作用，能在一定程度上阻止磨损的进一步发生；可以大幅度提高密封材料的强度、韧性和耐磨性；纳米凹凸棒石的层链状结构在聚醚醚酮体系中形成了无机网络与有机聚合网络相互缠绕交叉的结构，与润滑类材料配合后，进一步与润滑类材料相互作用形成交叉网络结构，加工粘度调和粉料使密封材料的复合网络结构稳定，力学性能好，减摩耐磨性强。

[0013] 纳米碳酸钙、纳米二氧化硅和纳米凹凸棒石的机械强度高、耐化学腐蚀性和导热性好，但与聚醚醚酮的相容性差，因此使用润滑类材料，以提高二者的界面力，最大程度的提高聚醚醚酮密封材料的耐磨性。

[0014] 玻璃纤维和碳纤维在挤出过程中，会随着熔体流动的方向取向，产生皮芯结构，在密封材料中起到骨架作用，当密封材料收到外力作用是，密封材料将外力传导到骨架上，骨架便起到支撑和分散外力的作用，从而增强密封材料的弯曲模量和弯曲强度，改善密封材料的耐磨性和密封性。

[0015] 优选的，所述微纳增强材料为纳米碳酸钙、玻璃纤维和碳纤维，纳米碳酸钙、玻璃纤维和碳纤维的质量比为1:(0.5～2.0):(0.3～0.5)。

[0016] 通过采用上述技术方案，在玻璃纤维和碳纤维的作用下，纳米碳酸钙能对聚醚醚酮起到牢固的负载作用，不易脱落，从而使聚醚醚酮的耐磨性能显著提高，且在摩擦过程中，摩擦热不断积聚，对磨面温度不断上升，磨损表面局部区域产生瞬时高温，对纳米碳酸钙瞬间火化，温度升高使聚醚醚酮的粘度下降，在碳纤维和玻璃纤维的拉力下，纳米碳酸钙不易在外荷载作用下，出现偏向移动，导致密封材料的摩擦性能不均匀。

[0017] 优选的，所述聚醚醚酮粉料的粒径为500‑700目，聚醚醚酮粉料的熔融指数为80‑90g/10min。

[0018] 通过采用上述技术方案，聚醚醚酮粉料粒径为500‑700目，能与微纳增强材料、润滑类材料等分散均匀，熔融指数为80‑90g/10min的聚醚醚酮粘度适宜，防止粘度较大，在挤出时成型性差，影响产品性能，又能防止粘度较小，影响最终密封材料的韧性。

[0019] 优选的，所述加工粘度调和粉料选自聚酰亚胺、聚四氟乙烯蜡、聚四氟乙烯微粉中的一种或几种。

[0020] 通过采用上述技术方案，聚四氟乙烯微粉具有热稳定性和化学稳定性高和减摩性能好的优点，能改善密封材料的耐高温性，与纳米碳酸钙配合使用，对密封材料的耐磨、耐高温、耐压性能改善明显；聚酰亚胺与聚醚醚酮的相容性好，能有效降低密封材料的粘度和成型温度，提高密封材料的韧性；聚四氟乙烯蜡具有润滑性和耐摩擦性，耐磨性、耐温性好，易分散，能改善密封材料的减摩耐磨性和耐温性。

[0021] 优选的，所述润滑类材料选自润滑脂、二硫化钼、石墨、铜粉、锌粉中的一种或几种。

[0022] 通过采用上述技术方案，润滑脂能减摩抗磨，降低摩擦阻力以节约能源，减少磨损，延长密封材料的使用寿命；二硫化钼的极压抗磨性好，在高负载部件上形成坚韧的薄膜，降低摩擦，且二硫化钼的耐高温性强，从而改善密封材料在防火板热压机上高温高压环境下的使用寿命；石墨作为润滑材料，既能降低摩擦系数又能减少对材料的磨损，提高密封材料的使用寿命，且石墨耐高温，具有积压抗磨性，在高温高压下，减摩抗磨性优异；铜粉能提高密封材料的导热性能，而降低摩擦表面的温度，从而延迟聚醚醚酮密封材料的分解，此外还具有一定的减摩作用；锌粉能降低摩擦因数，而且对摩擦表面起到一定程度的修补和修复作用。

[0023] 优选的，所述相转移材料选自有机白土和滑石粉中的一种或两种。

[0024] 通过采用上述技术方案，滑石粉或有机白土能改善密封材料的表面硬度和抗老化能力。

[0025] 第二方面，本申请提供一种防火板热压机用密封材料的制备方法，采用如下的技术方案：

[0026] 一种防火板热压机用密封材料的制备方法，包括以下步骤：

[0027] 将聚醚醚酮粉料、加工粘度调和粉料、微纳增强材料、润滑类材料和相转移材料混合，制成预混料；

[0028] 将预混料加热熔融，获得熔融共混料；

[0029] 将熔融共混料加压成型，制成密封材料。

[0030] 通过采用上述技术方案，将各原料混合充分后，进行熔融共混，熔融能将各组分混合的更加均匀，使用热压成型制备密封材料，制成的产品弹性好，密封性强，制作方法易于操作。

[0031] 优选的，混合时，搅拌转速为1000‑1500rpm，搅拌时间为20‑30min。

[0032] 通过采用上述技术方案，在此条件下搅拌，能使各原料之间充分均和，降低聚醚醚酮密封材料表面的孔隙率，提升韧性。

[0033] 优选的，热压成型条件为：温度为350‑370℃，压力为10‑12MPa，保温时间为3‑3.2h，鼓风冷却，冷却压力为4‑5MPa。

[0034] 通过采用上述技术方案，在350‑370℃下热压成型，能使微纳增强材料等物质在聚醚醚酮中分散均匀，呈现三维网络状，形成良好的复合效果。

[0035] 综上所述，本申请具有以下有益效果：

[0036] 1、由于本申请采用聚醚醚酮为基体材料，加入加工粘度调和粉料，铜调整体系热加工粘度，解决了高粘度聚醚醚酮树脂生产过程中，材料内部空隙率大，原料分散不充分，试样性能不足的问题；另外使用微纳增强材料、润滑类材料和相转移材料，使密封材料的摩擦性能高，润滑性好，密封性强，在防火板热压机上使用时，耐高温和高压效果好，使用寿命长。

[0037] 2、本申请中优选采用纳米碳酸钙、玻璃纤维和碳纤维作为微纳增强材料，不同粒径填料的复配使用，在一定程度上改善了密封材料在防火板热压机上使用时的摩擦学性能，在使用时，配合耐高温的润滑类材料，进一步满足防火板热压机的润滑需求。

[0038] 3、本申请中优选使用二硫化钼、润滑脂等作为润滑类材料，保证密封材料在应用过程中与润滑类材料的相容性，进一步满足防火板热压机对材料的密封性能要求；使用有机白土、滑石粉作为相转移材料，能保证密封材料在严苛的使用过程中，在不影响材料密封性能的前提下，进一步满足防火板热压机乏油甚至无忧润滑的需求。

[0039] 4、本申请中的制备方法工艺简单、可操作性强，加工综合成本地，制成的密封材料具有更好的机械加工性能和优异的摩擦学性能。

附图说明

[0040] 图1为实施例1、对比例1和对比例2制成的密封材料摩擦曲线图。

具体实施方式

[0041] 实施例

[0042] 实施例1：一种防火板热压机用密封材料，其原料用量如表1所示，其中聚醚醚酮粉料的粒径为500目，聚醚醚酮粉料的熔融指数为80g/10min，微纳增强材料包括质量比为1:1:0.3的纳米碳酸钙、玻璃纤维和碳纤维，纳米碳酸钙的粒径为50nm，玻璃纤维和碳纤维的长度为50nm，加工粘度调和粉料为聚四氟乙烯微粉，润滑类材料为二硫化钼，粒径为0.5μm，相转移材料为滑石粉，粒径为325目，该防火板热压机用密封材料的制备方法，包括以下步骤：将聚醚醚酮粉料、加工粘度调和粉料、微纳增强材料、润滑类材料和相转移材料加入到搅拌釜中进行混合，搅拌转速为1000rpm，时间为30min，然后将所得物放入双螺杆挤出机中，180℃条件下进行熔融共混，制成熔融共混物，将熔融共混物进行热压成型，热压温度为
370℃，压力为10MPa，保温时间为3h，鼓风冷却，冷却压力为5MPa。

[0043] 表1实施例1‑2中防火板热压机用密封材料的原料配比

[0044]

[0045] 实施例2：一种防火板热压机用密封材料，其原料用量如表1所示，其中聚醚醚酮粉料的粒径为500目，聚醚醚酮粉料的熔融指数为80g/10min，微纳增强材料包括质量比为1:2:0.3的纳米碳酸钙、玻璃纤维和碳纤维，纳米碳酸钙的粒径为50nm，玻璃纤维和碳纤维的长度为50nm，加工粘度调和粉料为聚四氟乙烯微粉，润滑类材料为二硫化钼，粒径为0.5μm，相转移材料为滑石粉，粒径为325目，该防火板热压机用密封材料的制备方法，包括以下步骤：将聚醚醚酮粉料、加工粘度调和粉料、微纳增强材料、润滑类材料和相转移材料加入到搅拌釜中进行混合，搅拌转速为1000rpm，时间为30min，然后将所得物放入双螺杆挤出机中，180℃条件下进行熔融共混，制成熔融共混物，将熔融共混物进行热压成型，热压温度为
370℃，压力为10MPa，保温时间为3h，鼓风冷却，冷却压力为5MPa。

[0046] 实施例3：一种防火板热压机用密封材料，一种防火板热压机用密封材料，其原料用量如表1所示，其中聚醚醚酮粉料的粒径为500目，聚醚醚酮粉料的熔融指数为80g/10min，微纳增强材料包括质量比为1:0.5:0.3的纳米碳酸钙、玻璃纤维和碳纤维，纳米碳酸钙的粒径为50nm，玻璃纤维和碳纤维的长度为50nm，加工粘度调和粉料为聚四氟乙烯微粉，润滑类材料为二硫化钼，粒径为0.5μm，相转移材料为滑石粉，粒径为325目，该防火板热压机用密封材料的制备方法，包括以下步骤：

[0047] 将聚醚醚酮粉料、加工粘度调和粉料、微纳增强材料、润滑类材料和相转移材料加入到搅拌釜中进行混合，搅拌转速为1000rpm，时间为30min，然后将所得物放入双螺杆挤出机中，180℃条件下进行熔融共混，制成熔融共混物，将熔融共混物进行热压成型，热压温度为370℃，压力为10MPa，保温时间为3h，鼓风冷却，冷却压力为5MPa。

[0048] 对比例

[0049] 对比例1：一种防火板热压机用密封材料，与实施例1的区别在于，原料用量如下：聚醚醚酮粉料63.16g、加工粘度调和粉料15.79g、微纳增强材料21.05g。

[0050] 对比例2：一种防火板热压机用密封材料，与实施例1的区别在于，原料用量如下：聚醚醚酮粉料60.22g、加工粘度调和粉料15.31g、微纳增强材料20.41g、润滑类材料3.06g。

[0051] 性能检测试验

[0052] 一、按照实施例和对比例中的方法，将密封材料制成5*8*24mm的试条，按照以下方法检测密封材料的性能，将检测结果记录于表2中：

[0053] 1、密度：按照GB/T1033.1‑2008《塑料非泡沫塑料密度的测定第1部分：浸渍法、液体比重瓶法和滴定法》进行检测；

[0054] 2、硬度；按照邵氏D的检测方法进行。

[0055] 表2防火板热压机用密封材料的性能检测结果

[0056]

[0057] 由表2中数据可以看出，实施例1中微纳增强材料中，纳米碳酸钙、玻璃纤维和碳纤维的质量比为1:1:0.3，此时制成的密封材料，表面平整，且硬度适中，实施例2中纳米碳酸钙、玻璃纤维和碳纤维的质量比为1:2:0.3，玻璃纤维的用量增大，密封材料的表面粗糙，且硬度较大，韧性不足，密封性下降；实施例3中纳米碳酸钙、玻璃纤维和碳纤维的质量比为1:0.5:0.3，玻璃纤维的用量减小，密封材料的表面出现微裂纹，且硬度减小，耐磨性减弱。

[0058] 对比例1与实施例1相比，因未添加润滑类材料和相转移材料，虽然制成的密封材料表面平整，但其硬度降低，耐磨性减弱。

[0059] 对比例2与实施例1相比，因未添加相转移材料，制成的密封材料表面平整，但其硬度不及实施例1。

[0060] 二、将实施例1、对比例1和对比例2制成的密封材料制成板材，加工成，加工成5*8*3
24mm 的试条，利用SRV考察上述材料摩擦学性能，测试条件为载荷10N、温度240℃、振幅
1mm、频率25Hz，测摩试时间30min，干摩擦(无任何润滑介质)，密封材料摩擦学曲线如图1所示。

[0061] 由图1中可以看出，实施例1制成的试条经过干摩擦后，摩擦系数逐渐增大，但在200s后，摩擦系数稳定，变化不大，均在0.1以内，在摩擦至600s‑1800s时，摩擦系数才逐渐超过0.1；而对比例1制成的密封材料在摩擦100s以内时，摩擦系数就已经超过了0.2，而且随着摩擦的进行，摩擦系数增大显著；对比例2制成的密封材料在摩擦200s左右时，摩擦系数高于0.1，且摩擦时间越长，摩擦系数越大，耐磨性能不足。

[0062] 本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。