一种超低高温的临界高分子复合聚合物及其制备方法与流程

1.本发明涉及聚合物制备技术领域，更具体的公开了一种超低高温的临界高分子复合聚合物及其制备方法。


背景技术：

2.聚氨酯密封圈作为一种常见的密封圈，经常被用于各种间隙的密封，避免流体发生泄漏的情况。而传统的聚氨酯密封圈以聚氨酯为主要原料，并配以其他辅料制备而成，其对高低温的耐受能力有限，在高温环境下，其容易发生热熔，在低温环境下，其容易变脆，从而导致其密封性能下降的情况，同时其对其他环境因素的耐受能力有限，在经过长时间的使用后，容易发生老化，从而导致密封性能下降，进而容易导致流体出现溢出的情况。


技术实现要素：

3.本发明主要解决的技术问题是提供一种超低高温的临界高分子复合聚合物及其制备方法，能够解决了传统的聚氨酯密封圈其耐高低温以及对其他环境因素的耐受能力有限的问题。
4.为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，更具体的说是一种超低高温的临界高分子复合聚合物，包括以下按重量百分比计的组分：
5.改性聚氨酯50-65％，改性纤维20-30％，硫化剂10-15％，耐受剂7-11％。
6.更进一步的，具体包括以下按重量百分比计的组分：改性聚氨酯58％，改性纤维25％，硫化剂10％，耐受剂7％。
7.更进一步的，所述改性聚氨酯包括聚氨酯、聚四氟乙烯、碳化硅和硅酮橡胶；其制备过程为：首先将聚氨酯、聚四氟乙烯、硅酮橡胶放入到容器中，在300-350℃下对容器进行加热，使内部的聚氨酯、聚四氟乙烯、硅酮橡胶熔化，并对其进行搅拌形成混合物；然后往混合物中通入携带有碳化硅颗粒的氮气，使碳化硅颗粒内嵌到混合物中，在该过程中，不断的对混合物进行搅拌；最后，使容器中的混合物冷却成型后，即可得到改性聚氨酯。
8.更进一步的，所述改性纤维包括聚酯纤维、石墨烯；其制备过程如下：先往容器中加入一定量的甲酸，并将聚酯纤维浸泡在甲酸中15-30min；然后将聚酯纤维从甲酸中取出，并用清水冲洗2-4次；然后，往另一容器中加入聚乙烯醇溶液，并将冲洗完毕的聚氨酯纤维浸泡到聚乙烯醇溶液中10-15min，并且在浸泡的过程中，以500-800hz的频率振动容器，从而使聚乙烯醇溶液能够充分的与聚酯纤维接触；然后，将聚乙烯醇中的聚酯纤维取出，并在60-85℃下干燥20-30min；再将干燥后的聚酯纤维埋没在石墨烯粉末中，并在1200-1500hz下振动，使聚酯纤维能够与石墨烯粉末充分接触；最终，将埋没在石墨烯中的聚酯纤维取出，即可得到改性纤维。
9.更进一步的，所述甲酸的量可以根据当前环境的温度、湿度，容器的体积以及聚酯纤维的量进行动态调整，其调整过程具体如下所示：
[0010][0011]
其中，j
l
为需要的甲酸的量，x
l
为当前聚酯纤维的量，v为当前容器的体积，w、s分别表示当前环境的温度和湿度；
[0012]
通过以上能够精确的控制甲酸的量，避免甲酸过量导致纤维被破坏的情况，同时避免甲酸不足，导致无法对完全的对纤维进行处理的情况。
[0013]
更进一步的，所述硫化剂为氧化锌和秋兰姆二硫化物的混合物。
[0014]
更进一步的，所述耐受剂为二甲基乙二胺、己二酸二(2-乙基己)酯和全氟聚醚三者的混合物。
[0015]
根据本发明的另外一个方面，提供一种超低高温的临界高分子复合聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0016]
s1、按照以上重量百分比，将改性聚氨酯放入到容器中，并在300-350℃下，对容器进行加热，从而使改性聚氨酯呈热熔状态；
[0017]
s2、然后往热熔中的改性聚氨酯中，按照以上重量百分比加入改性纤维，并进行搅拌，使热熔的改性聚氨酯与改性纤维充分的混合在一起；
[0018]
s3、将2倍的去离子水加入到按以上重量百分比计的硫化剂中，搅拌，使硫化剂充分的与去离子水混合形成水剂，然后将硫化剂水剂通入到压缩机中，经过压缩机中形成高温高压的状态，然后再将其通入到热熔的改性聚氨酯中，并对其进行硫化；
[0019]
s4、再按照以上重量百分比，将耐受剂加入到熔融状态的改性聚氨酯中，并将搅拌，使耐受剂与改性聚氨酯充分混合在一起，然后冷却成型后，即可得到高分子复合聚合物。
[0020]
本发明一种超低高温的临界高分子复合聚合物及其制备方法的有益效果为：该高分子复合聚合物能够耐受-200-300℃的超高低温，通过该聚合物制备的密封圈，可以在超低高温的环境下依旧能够保持良好的密封性能，避免其在超高低温下，发生热熔或者脆化，从而导致密封性能下降的情况。另外，该高分子复合聚合物对其他环境因素的耐受性能好，其具有良好的耐氧、耐臭氧、耐寒的性能，并且疏油性能好，采用其制备的密封圈，可以避免在密封油性液体的时候，长期与油性液体接触，从而发生油液腐蚀的情况。并且，通过在该高分子复合聚合物中加入改性纤维，能够增加其韧性和强度，使得采用该聚合物制备的密封圈在经过长时间的使用，依旧能够保持良好的密封性能。
具体实施方式
[0021]
下文中将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0022]
实施例一
[0023]
根据本发明的一个方面，提供了一种超低高温的临界高分子复合聚合物，包括以下按重量百分比计的组分：改性聚氨酯58％，改性纤维25％，硫化剂10％，耐受剂7％。
[0024]
在本实施例中，改性聚氨酯包括聚氨酯、聚四氟乙烯、碳化硅和硅酮橡胶；其制备过程为：首先将聚氨酯、聚四氟乙烯、硅酮橡胶放入到容器中，在300℃下对容器进行加热，
使内部的聚氨酯、聚四氟乙烯、硅酮橡胶熔化，并对其进行搅拌形成混合物；然后往混合物中通入携带有碳化硅颗粒的氮气，使碳化硅颗粒内嵌到混合物中，在该过程中，不断的对混合物进行搅拌；最后，使容器中的混合物冷却成型后，即可得到改性聚氨酯。改性聚氨酯能够使高分子复合聚合物的耐超低高温的性能优异，并且其可以增加高分子复合聚合物的耐磨性能。
[0025]
在本实施例中，改性纤维包括聚酯纤维、石墨烯；其制备过程如下：先往容器中加入一定量的甲酸，并将聚酯纤维浸泡在甲酸中15min；然后将聚酯纤维从甲酸中取出，并用清水冲洗2次；然后，往另一容器中加入聚乙烯醇溶液，并将冲洗完毕的聚氨酯纤维浸泡到聚乙烯醇溶液中10min，并且在浸泡的过程中，以500hz的频率振动容器，从而使聚乙烯醇溶液能够充分的与聚酯纤维接触；然后，将聚乙烯醇中的聚酯纤维取出，并在60℃下干燥20min；再将干燥后的聚酯纤维埋没在石墨烯粉末中，并在1200hz下振动，使聚酯纤维能够与石墨烯粉末充分接触；最终，将埋没在石墨烯中的聚酯纤维取出，即可得到改性纤维。甲酸能够去除纤维中的碱，使纤维中的碱含量变低，从而增加纤维的强度，并且，纤维经过聚乙烯醇浸泡并干燥后，聚乙烯醇会形成结晶颗粒并附着在纤维的孔隙中，从而可以增加纤维的韧性，同时配合附着在纤维孔隙中的石墨烯颗粒，能够进一步的增加纤维的强度和韧性。
[0026]
在本实施例中，甲酸的量可以根据当前环境的温度、湿度，容器的体积以及聚酯纤维的量进行动态调整，其调整过程具体如下所示：
[0027][0028]
其中，j
l
为需要的甲酸的量，x
l
为当前聚酯纤维的量，v为当前容器的体积，w、s分别表示当前环境的温度和湿度；
[0029]
通过以上能够精确的控制甲酸的量，避免甲酸过量导致纤维被破坏的情况，同时避免甲酸不足，导致无法对完全的对纤维进行处理的情况。
[0030]
在本实施例中，所述硫化剂为氧化锌和秋兰姆二硫化物的混合物。
[0031]
在本实施例中，所述耐受剂为二甲基乙二胺、己二酸二(2-乙基己)酯和全氟聚醚三者的混合物。耐受剂可以使高分子复合聚合物的耐氧、耐臭氧、耐寒性能优异，并且使高分子复合聚合物具有优异的疏油性能。
[0032]
根据本发明的另一个方面，提供了一种超低高温的临界高分子复合聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0033]
s1、按照以上重量百分比，将改性聚氨酯放入到容器中，并在375℃下，对容器进行加热，从而使改性聚氨酯呈热熔状态；
[0034]
s2、然后往热熔中的改性聚氨酯中，按照以上重量百分比加入改性纤维，并进行搅拌，使热熔的改性聚氨酯与改性纤维充分的混合在一起；
[0035]
s3、将2倍的去离子水加入到按以上重量百分比计的硫化剂中，搅拌，使硫化剂充分的与去离子水混合形成水剂，然后将硫化剂水剂通入到压缩机中，经过压缩机中形成高温高压的状态，然后再将其通入到热熔的改性聚氨酯中，并对其进行硫化；
[0036]
s4、再按照以上重量百分比，将耐受剂加入到熔融状态的改性聚氨酯中，并将搅
拌，使耐受剂与改性聚氨酯充分混合在一起，然后冷却成型后，即可得到高分子复合聚合物。
[0037]
实施例二
[0038]
根据本发明的一个方面，提供了一种超低高温的临界高分子复合聚合物，包括以下按重量百分比计的组分：改性聚氨酯62％，改性纤维21％，硫化剂10％，耐受剂7％。
[0039]
在本实施例中，改性聚氨酯包括聚氨酯、聚四氟乙烯、碳化硅和硅酮橡胶；其制备过程为：首先将聚氨酯、聚四氟乙烯、硅酮橡胶放入到容器中，在330℃下对容器进行加热，使内部的聚氨酯、聚四氟乙烯、硅酮橡胶熔化，并对其进行搅拌形成混合物；然后往混合物中通入携带有碳化硅颗粒的氮气，使碳化硅颗粒内嵌到混合物中，在该过程中，不断的对混合物进行搅拌；最后，使容器中的混合物冷却成型后，即可得到改性聚氨酯。改性聚氨酯能够使高分子复合聚合物的耐超低高温的性能优异，并且其可以增加高分子复合聚合物的耐磨性能。
[0040]
在本实施例中，改性纤维包括聚酯纤维、石墨烯；其制备过程如下：先往容器中加入一定量的甲酸，并将聚酯纤维浸泡在甲酸中22min；然后将聚酯纤维从甲酸中取出，并用清水冲洗3次；然后，往另一容器中加入聚乙烯醇溶液，并将冲洗完毕的聚氨酯纤维浸泡到聚乙烯醇溶液中13min，并且在浸泡的过程中，以650hz的频率振动容器，从而使聚乙烯醇溶液能够充分的与聚酯纤维接触；然后，将聚乙烯醇中的聚酯纤维取出，并在72℃下干燥26min；再将干燥后的聚酯纤维埋没在石墨烯粉末中，并在1300hz下振动，使聚酯纤维能够与石墨烯粉末充分接触；最终，将埋没在石墨烯中的聚酯纤维取出，即可得到改性纤维。甲酸能够去除纤维中的碱，使纤维中的碱含量变低，从而增加纤维的强度，并且，纤维经过聚乙烯醇浸泡并干燥后，聚乙烯醇会形成结晶颗粒并附着在纤维的孔隙中，从而可以增加纤维的韧性，同时配合附着在纤维孔隙中的石墨烯颗粒，能够进一步的增加纤维的强度和韧性。
[0041]
在本实施例中，甲酸的量可以根据当前环境的温度、湿度，容器的体积以及聚酯纤维的量进行动态调整，其调整过程具体如下所示：
[0042][0043]
其中，j
l
为需要的甲酸的量，x
l
为当前聚酯纤维的量，v为当前容器的体积，w、s分别表示当前环境的温度和湿度；
[0044]
通过以上能够精确的控制甲酸的量，避免甲酸过量导致纤维被破坏的情况，同时避免甲酸不足，导致无法对完全的对纤维进行处理的情况。
[0045]
在本实施例中，所述硫化剂为氧化锌和秋兰姆二硫化物的混合物。
[0046]
在本实施例中，所述耐受剂为二甲基乙二胺、己二酸二(2-乙基己)酯和全氟聚醚三者的混合物。耐受剂可以使高分子复合聚合物的耐氧、耐臭氧、耐寒性能优异，并且使高分子复合聚合物具有优异的疏油性能。
[0047]
根据本发明的另一个方面，提供了一种超低高温的临界高分子复合聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0048]
s1、按照以上重量百分比，将改性聚氨酯放入到容器中，并在375℃下，对容器进行
加热，从而使改性聚氨酯呈热熔状态；
[0049]
s2、然后往热熔中的改性聚氨酯中，按照以上重量百分比加入改性纤维，并进行搅拌，使热熔的改性聚氨酯与改性纤维充分的混合在一起；
[0050]
s3、将2倍的去离子水加入到按以上重量百分比计的硫化剂中，搅拌，使硫化剂充分的与去离子水混合形成水剂，然后将硫化剂水剂通入到压缩机中，经过压缩机中形成高温高压的状态，然后再将其通入到热熔的改性聚氨酯中，并对其进行硫化；
[0051]
s4、再按照以上重量百分比，将耐受剂加入到熔融状态的改性聚氨酯中，并将搅拌，使耐受剂与改性聚氨酯充分混合在一起，然后冷却成型后，即可得到高分子复合聚合物。
[0052]
实施例三
[0053]
根据本发明的一个方面，提供了一种超低高温的临界高分子复合聚合物，包括以下按重量百分比计的组分：改性聚氨酯55％，改性纤维22％，硫化剂14％，耐受剂9％。
[0054]
在本实施例中，改性聚氨酯包括聚氨酯、聚四氟乙烯、碳化硅和硅酮橡胶；其制备过程为：首先将聚氨酯、聚四氟乙烯、硅酮橡胶放入到容器中，在350℃下对容器进行加热，使内部的聚氨酯、聚四氟乙烯、硅酮橡胶熔化，并对其进行搅拌形成混合物；然后往混合物中通入携带有碳化硅颗粒的氮气，使碳化硅颗粒内嵌到混合物中，在该过程中，不断的对混合物进行搅拌；最后，使容器中的混合物冷却成型后，即可得到改性聚氨酯。改性聚氨酯能够使高分子复合聚合物的耐超低高温的性能优异，并且其可以增加高分子复合聚合物的耐磨性能。
[0055]
在本实施例中，改性纤维包括聚酯纤维、石墨烯；其制备过程如下：先往容器中加入一定量的甲酸，并将聚酯纤维浸泡在甲酸中30min；然后将聚酯纤维从甲酸中取出，并用清水冲洗4次；然后，往另一容器中加入聚乙烯醇溶液，并将冲洗完毕的聚氨酯纤维浸泡到聚乙烯醇溶液中15min，并且在浸泡的过程中，以800hz的频率振动容器，从而使聚乙烯醇溶液能够充分的与聚酯纤维接触；然后，将聚乙烯醇中的聚酯纤维取出，并在85℃下干燥30min；再将干燥后的聚酯纤维埋没在石墨烯粉末中，并在1500hz下振动，使聚酯纤维能够与石墨烯粉末充分接触；最终，将埋没在石墨烯中的聚酯纤维取出，即可得到改性纤维。甲酸能够去除纤维中的碱，使纤维中的碱含量变低，从而增加纤维的强度，并且，纤维经过聚乙烯醇浸泡并干燥后，聚乙烯醇会形成结晶颗粒并附着在纤维的孔隙中，从而可以增加纤维的韧性，同时配合附着在纤维孔隙中的石墨烯颗粒，能够进一步的增加纤维的强度和韧性。
[0056]
在本实施例中，甲酸的量可以根据当前环境的温度、湿度，容器的体积以及聚酯纤维的量进行动态调整，其调整过程具体如下所示：
[0057][0058]
其中，j
l
为需要的甲酸的量，x
l
为当前聚酯纤维的量，v为当前容器的体积，w、s分别表示当前环境的温度和湿度；
[0059]
通过以上能够精确的控制甲酸的量，避免甲酸过量导致纤维被破坏的情况，同时避免甲酸不足，导致无法对完全的对纤维进行处理的情况。
[0060]
在本实施例中，所述硫化剂为氧化锌和秋兰姆二硫化物的混合物。
[0061]
在本实施例中，所述耐受剂为二甲基乙二胺、己二酸二(2-乙基己)酯和全氟聚醚三者的混合物。耐受剂可以使高分子复合聚合物的耐氧、耐臭氧、耐寒性能优异，并且使高分子复合聚合物具有优异的疏油性能。
[0062]
根据本发明的另一个方面，提供了一种超低高温的临界高分子复合聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0063]
s1、按照以上重量百分比，将改性聚氨酯放入到容器中，并在375℃下，对容器进行加热，从而使改性聚氨酯呈热熔状态；
[0064]
s2、然后往热熔中的改性聚氨酯中，按照以上重量百分比加入改性纤维，并进行搅拌，使热熔的改性聚氨酯与改性纤维充分的混合在一起；
[0065]
s3、将2倍的去离子水加入到按以上重量百分比计的硫化剂中，搅拌，使硫化剂充分的与去离子水混合形成水剂，然后将硫化剂水剂通入到压缩机中，经过压缩机中形成高温高压的状态，然后再将其通入到热熔的改性聚氨酯中，并对其进行硫化；
[0066]
s4、再按照以上重量百分比，将耐受剂加入到熔融状态的改性聚氨酯中，并将搅拌，使耐受剂与改性聚氨酯充分混合在一起，然后冷却成型后，即可得到高分子复合聚合物。
[0067]
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种超低高温的临界高分子复合聚合物，其特征在于，包括以下按重量百分比计的组分：改性聚氨酯50-65％，改性纤维20-30％，硫化剂10-15％，耐受剂7-11％。2.根据权利要求1所述的一种超低高温的临界高分子复合聚合物，其特征在于，具体包括以下按重量百分比计的组分：改性聚氨酯58％，改性纤维25％，硫化剂10％，耐受剂7％。3.根据权利要求1所述的一种超低高温的临界高分子复合聚合物，其特征在于：所述改性聚氨酯包括聚氨酯、聚四氟乙烯、碳化硅和硅酮橡胶；其制备过程为：首先将聚氨酯、聚四氟乙烯、硅酮橡胶放入到容器中，在300-350℃下对容器进行加热，使内部的聚氨酯、聚四氟乙烯、硅酮橡胶熔化，并对其进行搅拌形成混合物；然后往混合物中通入携带有碳化硅颗粒的氮气，使碳化硅颗粒内嵌到混合物中，在该过程中，不断的对混合物进行搅拌；最后，使容器中的混合物冷却成型后，即可得到改性聚氨酯。4.根据权利要求1所述的一种超低高温的临界高分子复合聚合物，其特征在于：所述改性纤维包括聚酯纤维、石墨烯；其制备过程如下：先往容器中加入一定量的甲酸，并将聚酯纤维浸泡在甲酸中15-30min；然后将聚酯纤维从甲酸中取出，并用清水冲洗2-4次；然后，往另一容器中加入聚乙烯醇溶液，并将冲洗完毕的聚氨酯纤维浸泡到聚乙烯醇溶液中10-15min，并且在浸泡的过程中，以500-800hz的频率振动容器，从而使聚乙烯醇溶液能够充分的与聚酯纤维接触；然后，将聚乙烯醇中的聚酯纤维取出，并在60-85℃下干燥20-30min；再将干燥后的聚酯纤维埋没在石墨烯粉末中，并在1200-1500hz下振动，使聚酯纤维能够与石墨烯粉末充分接触；最终，将埋没在石墨烯中的聚酯纤维取出，即可得到改性纤维。5.根据权利要求4所述的一种超低高温的临界高分子复合聚合物及，其特征在于：所述甲酸的量可以根据当前环境的温度、湿度，容器的体积以及聚酯纤维的量进行动态调整，其调整过程具体如下所示：其中，j
l
为需要的甲酸的量，x
l
为当前聚酯纤维的量，v为当前容器的体积，w、s分别表示当前环境的温度和湿度；通过以上能够精确的控制甲酸的量，避免甲酸过量导致纤维被破坏的情况，同时避免甲酸不足，导致无法对完全的对纤维进行处理的情况。6.根据权利要求1所述的一种超低高温的临界高分子复合聚合物及其制备方法，其特征在于：所述硫化剂为氧化锌和秋兰姆二硫化物的混合物。7.根据权利要求1所述的一种超低高温的临界高分子复合聚合物，其特征在于：所述耐受剂为二甲基乙二胺、己二酸二(2-乙基己)酯和全氟聚醚三者的混合物。8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种超低高温的临界高分子复合聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、按照以上重量百分比，将改性聚氨酯放入到容器中，并在375℃下，对容器进行加热，从而使改性聚氨酯呈热熔状态；s2、然后往热熔中的改性聚氨酯中，按照以上重量百分比加入改性纤维，并进行搅拌，使热熔的改性聚氨酯与改性纤维充分的混合在一起；
s3、将2倍的去离子水加入到按以上重量百分比计的硫化剂中，搅拌，使硫化剂充分的与去离子水混合形成水剂，然后将硫化剂水剂通入到压缩机中，经过压缩机中形成高温高压的状态，然后再将其通入到热熔的改性聚氨酯中，并对其进行硫化；s4、再按照以上重量百分比，将耐受剂加入到熔融状态的改性聚氨酯中，并将搅拌，使耐受剂与改性聚氨酯充分混合在一起，然后冷却成型后，即可得到高分子复合聚合物。

技术总结
本发明涉及聚合物制备技术领域，且公开了一种超低高温的临界高分子复合聚合物，包括以下按重量百分比计的组分：改性聚氨酯50-65％，改性纤维20-30％，硫化剂10-15％，耐受剂7-11％。该高分子复合聚合物能够耐受-200-300℃的超高低温，通过该聚合物制备的密封圈，可以在超低高温的环境下依旧能够保持良好的密封性能，避免其在超高低温下，发生热熔或者脆化，从而导致密封性能下降的情况。另外，该高分子复合聚合物对其他环境因素的耐受性能好，其具有良好的耐氧、耐臭氧、耐寒的性能，并且疏油性能好，采用其制备的密封圈，可以避免在密封油性液体的时候，长期与油性液体接触，从而发生油液腐蚀的情况。油液腐蚀的情况。


技术研发人员：王立猛
受保护的技术使用者：浙江华希密封科技有限公司
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/8/13