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盘根作为一种密封填料，凭借其有效的密封性能和维修方便，在非机械密封领域，得到广泛的应用，是目前密封领域的主要密封产品。聚四氟乙烯具有优异的自润滑、耐强腐蚀、耐高温和高强度等性能，是一种高档密封材料。但在实际使用过程中，由于其导热性能差和易磨损等缺点，严重影响了其使用寿命和密封稳定性能。
本文通过对PTFE材料的改性和产品结构及工艺的创新，成功研制了一种综合性能优良的新型石墨填充改性PTFE纤维编织盘根，与普通聚四氟乙烯纤维编织盘根相比，具有更好的耐温性和耐磨耗性。
1产品的制备
石墨填充改性PTFE纤维编织盘根其制备工序如图1所示，分别为：聚四氟乙烯纤维线的制作、线的浸渍、产品的编织和后处理工序。
图1 石墨填充改性PTFE纤维编织盘根制备工艺流程
1.1纤维线的制备
其制备过程为：900g的聚四氟乙烯分散树脂和100g的00号胶体石墨进行充分混合，然后添加340mL溶剂油，放在烘箱中进行熟化12h以上，将熟化好的粉料进行挤出成条，经滚筒压延，进行去油、拉伸、定型，制备出聚四氟乙烯带，通过割丝处理(增大聚四氟乙烯的比表面积)，制备出网状的聚四氟乙烯纤维线，其制备工艺流程如图2所示，去油、拉伸、定型设备如图3所示，聚四氟乙烯网状纤维展开结构如图4所示。
图2 聚四氟乙烯纤维线的制备工艺流程图
图3 去油、拉伸、定型设备示意图
图4 聚四氟乙烯网状纤维展开结构示意图
1.2纤维线的浸渍处理
将聚四氟乙烯网状纤维线经过胶体石墨溶液的二次浸渍和多段烘箱的烘干，使石墨很好的附着在聚四氟乙烯网状纤维表面。浸渍液配比：四氟乙烯分散乳液45%、蒸馏水17%、表面活性剂1%、水性增稠剂17%、00号石墨粉20%。其工艺参数和浸渍设备流程分别如表1和图5所示。
表1网状纤维线浸渍烘干工艺条件
序号123456
温度℃110-130110-120100-110100-11095-10595-100
图5 四氟纤维浸渍设备流程示意图
1.3产品的编织
该产品使用新型多轨高速精密编织设备(见图6)，将处理好的石墨改性聚四氟乙烯纤维线通过交叉内锁编织方式(见图7)，编织成如图8所示的盘根。
1-轨道 2-锭子 3-导向口 4-收卷机构
1-轨道 2-锭子 3-导向口 4-收卷机构
图6 新型多轨高速精密编织设备示意图
图7 石墨填充改性PTFE纤维编织盘根示意图
图8 石墨填充改性PTFE纤维编织盘根
1.4编织盘根的后处理
为提高编织盘根的致密性和耐磨性能，将制备好的石墨填充改性PTFE纤维编织盘根毛坯通过如图9所示的真空浸渍装置，浸渍胶体石墨溶液，以达到俱佳的填充效果，然后经烘干和成型处理。
图9 真空浸渍装置示意图
2结果与讨论
根据以上工艺制备了石墨填充改性PTFE纤维编织盘根，对其主要性能与普通聚四氟乙烯纤维编织盘根进行了对比测试，结果如表2所示。
表2 研制的石墨填充改性PTFE纤维编织盘根主要技术性能
序号项目石墨填充改性PTFE纤维盘根普通聚四氟乙烯纤维盘根试验标准
1体积密度1.88g/cm31.65g/cm3JB/T6371
2耐温失量(260℃)0.85%2.5%JB/T6371
3磨耗量0.01g0.3gJB/T6371
4压缩量22.5%29%JB/T6371
5回弹率54.5%40.5%JB/T6371
6摩擦系数0.10.1JB/T6371
由表2可见，研制的石墨填充改性PTFE纤维编织盘根具有良好的耐温性能、耐磨性能、压缩回弹性能和较低的摩擦系数，产品技术指标均达到《聚四氟乙烯编织填料》行业标准的要求，其综合性能明显优于普通聚四氟乙烯纤维编织盘根。
3结论
通过引入纤维的网状结构，多次填充石墨和真空浸渍等工艺方法，成功研制出一种新型的石墨填充改性PTFE纤维编织盘根。该编织盘根在保持聚四氟乙烯材料优异性能的基础上，克服了聚四氟乙烯材料导热性差和易磨损的缺点，具有可靠的密封性能可广泛应用于石油、化工、化纤、造纸、电力、环保、冶炼等行业中轴、泵、阀、管的动静密封，特别适用于强腐蚀和高线速度的动态密封场合。
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