一种长寿命齿板增强高强石墨垫片及其制备方法与流程

3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、烯丙基三苯基溴化膦、甲基乙烯基硅芴、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，50-65℃下搅拌反应4-6小时，后在水中沉出，并将沉出的聚合物用乙醇洗涤3-6次，后置于真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重。
9.优选的，所述n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、烯丙基三苯基溴化膦、甲基乙烯基硅芴、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为(3-5):(2-3):(1-2):1:(0.07-0.11):(30-50)。
10.优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
11.优选的，所述柔性石墨粉的粒径为40-80目。
12.优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。
13.优选的，所述氮化硼纤维的平均直径为3-9μm，长径比为(10-20):1；所述纳米硼纤维的平均直径为300-500nm，长径比为(12-16):1；所述氟化石墨烯的粒径为800-1000目。
14.优选的，所述磺化聚苯硫醚的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述磺化聚苯硫醚是按中国发明专利申请cn102775607a中实施例1的方法制成。
15.本发明的另一个目的，在于提供一种所述长寿命齿板增强高强石墨垫片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后加入粉碎机中进行粉碎，过200-300目筛，得到混合物料；然后在模具中放置金属冲齿板，再将混合物料倒入所述金属冲齿板的两侧进行压片，再冲压成型，后在180-200℃下处理2-3小时，冷却至室温后，将其在50-60℃的水中浸泡8-10小时，取出后在85-95℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到齿板增强高强石墨垫片。
16.优选的，所述金属冲齿板的材质为不锈钢316。
17.由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：（1）本发明公开的长寿命齿板增强高强石墨垫片的制备方法，无需专用设备，耗能低，资金投入小，操作控制方便，制备效率和成品合格率高，适合连续规模化生产需求，具有较高的经济价值和社会价值。
18.（2）本发明公开的长寿命齿板增强高强石墨垫片，柔性石墨粉的添加能改善材料的柔性和弹性；氮化硼纤维和纳米硼纤维相互配合，能赋予材料较高的强度和耐磨性，使得抗氧化性、耐腐蚀性和机械力学性能更佳；氟化石墨烯的加入能改善材料的性能稳定性、耐腐蚀性和耐高温性能，提高其机械强度和耐磨性；偶联剂能改善各原料之间的相容性；磺化聚苯硫醚、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/烯丙基三苯基溴化膦/甲基乙烯基硅芴/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷之间能通过相互作用形成互穿网络结构，与其上的基团苯硫醚基、氰基、三氟甲基苯基、酰胺基、三苯基膦、硅芴、苯醚基相互配合共同作用，使得制成的材料耐老化性能、抗氧化性和性能稳定性更好，使用寿命更长。
19.（3）本发明公开的长寿命齿板增强高强石墨垫片，首次将氮化硼纤维、纳米硼纤维、氟化石墨烯、磺化聚苯硫醚、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/烯丙基三苯基溴化膦/甲基乙烯基硅芴/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷组合加入到本技术制备原料组合物中，它们之间相互配合共同作用，增强了石墨板
的密实度，降低了气孔率，提高了石墨粉与金属冲齿板之间的粘结性能；进而延长了其使用寿命，提高了密封性和抗氧化性能。同时还能使得最终产品具有较好的结构强度，在高压和交变载荷的工况下具有稳定的表现。
具体实施方式
20.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
21.实施例1一种长寿命齿板增强高强石墨垫片，包括环形石墨板和嵌于所述环形石墨板中部的金属冲齿板，所述环形石墨板是由如下按重量份计的各原料制成：柔性石墨粉100份、偶联剂3份、氮化硼纤维3份、纳米硼纤维5份、氟化石墨烯3份、磺化聚苯硫醚4份、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/烯丙基三苯基溴化膦/甲基乙烯基硅芴/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物7份、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷1份、五氧化二磷1份、多聚磷酸0.6份。
22.所述n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/烯丙基三苯基溴化膦/甲基乙烯基硅芴/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、烯丙基三苯基溴化膦、甲基乙烯基硅芴、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，50℃下搅拌反应4小时，后在水中沉出，并将沉出的聚合物用乙醇洗涤3次，后置于真空干燥箱80℃下干燥至恒重。
23.所述n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、烯丙基三苯基溴化膦、甲基乙烯基硅芴、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为3:2:1:1:0.07:30；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜；所述惰性气体为氮气。
24.所述柔性石墨粉的粒径为40目；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550；所述氮化硼纤维的平均直径为3μm，长径比为10:1；所述纳米硼纤维的平均直径为300nm，长径比为12:1；所述氟化石墨烯的粒径为800目；所述磺化聚苯硫醚是按中国发明专利申请cn102775607a中实施例1的方法制成。
25.一种所述长寿命齿板增强高强石墨垫片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后加入粉碎机中进行粉碎，过200目筛，得到混合物料；然后在模具中放置金属冲齿板，再将混合物料倒入所述金属冲齿板的两侧进行压片，再冲压成型，后在180℃下处理2小时，冷却至室温后，将其在50℃的水中浸泡8小时，取出后在85℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到齿板增强高强石墨垫片；所述金属冲齿板的材质为不锈钢316。
26.实施例2一种长寿命齿板增强高强石墨垫片，其特征在于，包括环形石墨板和嵌于所述环形石墨板中部的金属冲齿板，所述环形石墨板是由如下按重量份计的各原料制成：柔性石墨粉100份、偶联剂3.5份、氮化硼纤维4份、纳米硼纤维6份、氟化石墨烯4份、磺化聚苯硫醚4.5份、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/烯丙基三苯基溴化膦/甲基乙烯基硅芴/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物8份、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷1.5份、五氧化二磷1.2份、多聚磷酸0.7份。
27.所述n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/烯丙基三苯基溴化膦/甲基乙烯基硅芴/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、烯丙基三苯基溴化膦、甲基乙烯基硅芴、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，55℃下搅拌反应4.5小时，后在水中沉出，并将沉出的聚合物用乙醇洗涤4次，后置于真空干燥箱82℃下干燥至恒重。
28.所述n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、烯丙基三苯基溴化膦、甲基乙烯基硅芴、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为3.5:2.3:1.2:1:0.08:35；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜；所述惰性气体为氦气；所述柔性石墨粉的粒径为50目。
29.优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh560；所述氮化硼纤维的平均直径为5μm，长径比为13:1；所述纳米硼纤维的平均直径为350nm，长径比为13:1；所述氟化石墨烯的粒径为850目；所述磺化聚苯硫醚是按中国发明专利申请cn102775607a中实施例1的方法制成。
30.一种所述长寿命齿板增强高强石墨垫片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后加入粉碎机中进行粉碎，过230目筛，得到混合物料；然后在模具中放置金属冲齿板，再将混合物料倒入所述金属冲齿板的两侧进行压片，再冲压成型，后在185℃下处理2.3小时，冷却至室温后，将其在53℃的水中浸泡8.5小时，取出后在87℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到齿板增强高强石墨垫片；所述金属冲齿板的材质为不锈钢316。
31.实施例3一种长寿命齿板增强高强石墨垫片，其特征在于，包括环形石墨板和嵌于所述环形石墨板中部的金属冲齿板，所述环形石墨板是由如下按重量份计的各原料制成：柔性石墨粉100份、偶联剂4份、氮化硼纤维5份、纳米硼纤维6.5份、氟化石墨烯4.5份、磺化聚苯硫醚5份、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/烯丙基三苯基溴化膦/甲基乙烯基硅芴/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物9份、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷2份、五氧化二磷1.5份、多聚磷酸0.8份。
32.所述n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/烯丙基三苯基溴化膦/甲基乙烯基硅芴/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、烯丙基三苯基溴化膦、甲基乙烯基硅芴、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，55℃下搅拌反应4.5小时，后在水中沉出，并将沉出的聚合物用乙醇洗涤4次，后置于真空干燥箱85℃下干燥至恒重。
33.所述n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、烯丙基三苯基溴化膦、甲基乙烯基硅芴、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为4:2.5:1.5:1:0.09:40；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜；所述惰性气体为氖气；所述柔性石墨粉的粒径为60目；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh570。
34.所述氮化硼纤维的平均直径为6μm，长径比为15:1；所述纳米硼纤维的平均直径为400nm，长径比为14:1；所述氟化石墨烯的粒径为900目；所述磺化聚苯硫醚是按中国发明专利申请cn102775607a中实施例1的方法制成。
35.一种所述长寿命齿板增强高强石墨垫片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后加入粉碎机中进行粉碎，过250目筛，得到混合物料；然后在
模具中放置金属冲齿板，再将混合物料倒入所述金属冲齿板的两侧进行压片，再冲压成型，后在190℃下处理2.5小时，冷却至室温后，将其在55℃的水中浸泡9小时，取出后在90℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到齿板增强高强石墨垫片；所述金属冲齿板的材质为不锈钢316。
36.实施例4一种长寿命齿板增强高强石墨垫片，其特征在于，包括环形石墨板和嵌于所述环形石墨板中部的金属冲齿板，所述环形石墨板是由如下按重量份计的各原料制成：柔性石墨粉100份、偶联剂4.5份、氮化硼纤维6.5份、纳米硼纤维7.5份、氟化石墨烯5.5份、磺化聚苯硫醚5.5份、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/烯丙基三苯基溴化膦/甲基乙烯基硅芴/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物11份、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷2.5份、五氧化二磷1.8份、多聚磷酸0.9份。
37.所述n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/烯丙基三苯基溴化膦/甲基乙烯基硅芴/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、烯丙基三苯基溴化膦、甲基乙烯基硅芴、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，63℃下搅拌反应5.5小时，后在水中沉出，并将沉出的聚合物用乙醇洗涤6次，后置于真空干燥箱88℃下干燥至恒重。
38.所述n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、烯丙基三苯基溴化膦、甲基乙烯基硅芴、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为4.5:2.8:1.8:1:0.1:45；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜；所述惰性气体为氩气；所述柔性石墨粉的粒径为70目。
39.所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570按质量比1:3:2混合形成的混合物；所述氮化硼纤维的平均直径为7μm，长径比为18:1；所述纳米硼纤维的平均直径为450nm，长径比为15:1；所述氟化石墨烯的粒径为950目；所述磺化聚苯硫醚是按中国发明专利申请cn102775607a中实施例1的方法制成。
40.一种所述长寿命齿板增强高强石墨垫片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后加入粉碎机中进行粉碎，过280目筛，得到混合物料；然后在模具中放置金属冲齿板，再将混合物料倒入所述金属冲齿板的两侧进行压片，再冲压成型，后在195℃下处理2.8小时，冷却至室温后，将其在58℃的水中浸泡9.5小时，取出后在93℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到齿板增强高强石墨垫片；所述金属冲齿板的材质为不锈钢316。
41.实施例5一种长寿命齿板增强高强石墨垫片，其特征在于，包括环形石墨板和嵌于所述环形石墨板中部的金属冲齿板，所述环形石墨板是由如下按重量份计的各原料制成：柔性石墨粉100份、偶联剂5份、氮化硼纤维7份、纳米硼纤维8份、氟化石墨烯6份、磺化聚苯硫醚6份、n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/烯丙基三苯基溴化膦/甲基乙烯基硅芴/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物12份、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷3份、五氧化二磷2份、多聚磷酸1份。
42.所述n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺/烯丙基三苯基溴化膦/甲基乙烯基硅芴/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将n-(4-氰基-3-三氟甲
基苯基)甲基丙烯酰胺、烯丙基三苯基溴化膦、甲基乙烯基硅芴、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，65℃下搅拌反应6小时，后在水中沉出，并将沉出的聚合物用乙醇洗涤6次，后置于真空干燥箱90℃下干燥至恒重。
43.所述n-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺、烯丙基三苯基溴化膦、甲基乙烯基硅芴、甲基丙烯酸缩水甘油酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为5:3:2:1:0.11:50；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜；所述惰性气体为氩气。
44.所述柔性石墨粉的粒径为70目；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550；所述氮化硼纤维的平均直径为8μm，长径比为18:1；所述纳米硼纤维的平均直径为450nm，长径比为15:1；所述氟化石墨烯的粒径为950目；所述磺化聚苯硫醚是按中国发明专利申请cn102775607a中实施例1的方法制成。
45.一种所述长寿命齿板增强高强石墨垫片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后加入粉碎机中进行粉碎，过280目筛，得到混合物料；然后在模具中放置金属冲齿板，再将混合物料倒入所述金属冲齿板的两侧进行压片，再冲压成型，后在195℃下处理2.8小时，冷却至室温后，将其在58℃的水中浸泡9.5小时，取出后在92℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到齿板增强高强石墨垫片；所述金属冲齿板的材质为不锈钢316。
46.对比例一种市售普通石墨垫片，购于宁波骏驰密封材料有限公司。
47.分别对本发明实施例制备的长寿命齿板增强高强石墨垫片和对比例石墨垫片进行相关性能测试，测试方法如下：在介质压力为5mpa，比压为30mpa的条件，测试其回弹率；将各例样品分别置于85℃的浓度为15%的高锰酸钾溶液中50小时后，观察腐蚀情况并统计计算干样失重率；将各例样品分别置于85℃的浓度为20%的氢氧化钠溶液中50小时后，观察腐蚀情况并统计计算干样失重率，表面无明显变化视为耐腐蚀，测试结果见表1。
48.表1从表1可以看出，本发明实施例制成的长寿命齿板增强高强石墨垫片较对比例具有更高的回弹性、抗氧化和耐腐蚀性能，这是各原料协同作用的结果。
49.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明
的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。