本发明涉及一种抗剪切型高强机械密封材料的制备方法，属于机械材料技术领域。
背景技术：
在石油、化工、机械制造和许多工业中，随着机泵的工作介质日益繁多，工作条件日益苛刻，在使用机械密封时，除了密封结构和密封系统外，必须对机械密封材料应加以重视，密封材料的性能是决定密封可靠性的首要因素。
热塑性聚氨酯弹性体材料具有强度高、压变小、温度耐受性和介质耐受性好的特点，广泛应用于液压气动密封领域，是制造液压气动密封件的理想材料。热塑性聚氨酯材料虽然耐磨损性良好，但是摩擦生热会加速材料老化、缩短产品使用寿命、影响密封效果。因此，降低生产液气动密封件用热塑性聚氨酯弹性体材料的摩擦系数非常必要。为了降低液压气动用热塑性聚氨酯弹性体材料的摩擦系数，常用的方法是向聚氨酯弹性体材料中添加诸如石墨、耐磨炭黑、二硫化钼等无机类减磨润滑助剂，这些无机减磨润滑助剂与热塑性聚氨酯弹性体树脂相相容性差。由上述材料制造的密封件在应用时，会导致减磨层大量的脱落，引起密封泄露和驱动介质污染。无机减磨助剂加入热塑性聚氨酯弹性体的加工方式通常为双螺杆挤出机，在双螺杆剪切作用下，热塑性聚氨酯弹性体材料的性能下降，影响产品使用寿命和产品的可靠性。
公开号cn105001626a公开了“一种挤出级热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法”，包括聚醚二元醇30～45份、异氰酸酯混合物50～70份、扩链剂5～8.75份、有机硅改性丙烯酸树脂5～10份和催化剂0.1～0.5份。其存在的缺点以及与本发明的区别在后面的
技术实现要素：
中有详细论述。
公开号cn106715503a公开了“自润滑聚合物组合物”，其包含二异氰酸酯与包含短链二元醇、长链聚醚或聚酯二醇和润滑剂的二元醇混合物的反应物，润滑剂为非硅氧烷二醇、硅氧烷二醇或者氟化润滑剂，主要通过其中的可反应性润滑剂实现自润滑功能，其缺点就是在反应过程中加入润滑剂会极大的破坏聚氨酯弹性体的次级结构，物理性能下降严重，其试验结果也表面了这一点，添加5％的pdma，拉伸强度从5887psi下降到2650psi。
公开号cn102015897a公开了“热塑性聚氨酯组合物”，包括热塑性聚氨酯(tpu)、一种聚硅氧烷、一种缩醛聚合物和一种丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)共聚物。通过螺杆挤机机械共混，在螺杆挤出机的强剪切力作用下，虽然实现了摩擦系数和磨耗的降低，但是，材料性能衰减严重，严重制约使用性能。
公开号cn101724253a公开了“一种热塑性聚氨酯及其制备方法和用途”，包括热塑性聚氨酯、超高分子量聚乙烯、表面润滑剂、相溶剂以及稳定剂等共混得到。超高分子量聚乙烯和表面润滑剂协同作用，共同实现tpu摩擦系数的降低，但是双螺杆机械共混会极大的降低tpu材料的物性。
以上三种发明代表了降低tpu摩擦系数和磨耗的两种方式，分别是化学共聚改性和物理机械共混改性，二者在降低摩擦系数和磨耗的改性上确实有效，但是缺点也非常明显，化学改性会破坏次级结构和分子链的规整性，使性能降低，物理机械共混改性在强剪切力作用下，分子链被剪断，性能下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有技术中降低tpu摩擦系数和磨耗的两种方式会破坏次级结构和分子链的规整性，使性能降低，物理机械共混改性在强剪切力作用下，分子链被剪断，性能下降的问题，提供了一种抗剪切型高强机械密封材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份硝酸镍、3～5份硝酸铝置于烧杯中，搅拌混合并保温反应，调节ph至10.0，搅拌混合并晶化处理，过滤并收集滤饼，干燥得基体水滑石颗粒；按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份月桂酸和6～8份基体水滑石颗粒置于三口烧瓶中，搅拌混合并超声分散，得分散浆液并调节ph至6.0，保温反应后过滤，得滤渣，洗涤、干燥，得改性水滑石颗粒；
（2）取脱硫石膏并置于球磨机中，球磨过筛，收集过筛下物并将过筛下物添加至硫酸中，得混合浆液，再按质量比1:15将氯化铜溶液滴加至混合浆液中，待滴加完成后，搅拌混合并保温反应，静置冷却至室温后，陈化、过滤并收集滤饼，洗涤处理、干燥得晶须改性纤维；
（3）按重量份数计，分别称量45～50份eva颗粒、10～15份晶须改性纤维和15～20份水滑石颗粒置于开炼机中，开炼处理收集开炼胶，在平板硫化机中压制处理，静置冷却至室温后，再真空冷冻干燥并研磨过筛，得改性弹性体颗粒；
（4）再按质量比1:10，将改性弹性体颗粒添加至聚四氟乙烯树脂中，搅拌混合并干燥，收集得干燥混合树脂并置于注塑机中，注塑处理并脱模并修理飞边和毛刺，即可制备得所述的抗剪切型高强机械密封材料。
所述的晶化处理温度为85～95。
所述的分散浆液ph调节采用的是质量分数1％硝酸和质量分数1％氢氧化钠溶液。
所述的过筛下物过筛采用的是100μm筛网。
所述的氯化铜溶液滴加速率为2ml/min。
所述的开炼处理为在开炼机温度为95～105℃，保温开炼处理。
所述的平板硫化机压制处理为在85～100℃、1～2mpa下平板硫化机中压制5～10min。
所述的洗涤处理为用去离子水和无水乙醇分别依次洗涤3～5次。
所述的注塑处理为在螺杆直径为40mm，注射压力为155～160mpa，螺杆转动速率为55～60r/min下注塑处理。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明技术方案采用聚四氟乙烯材料为主要原料，由于聚四氟乙烯高低温性能、耐蚀性、不黏性和绝缘性能优异，但是其尺寸稳定性和导热性能差、蠕变大、硬度低，尤其是在受载作用下易变形，且不导热、硬度低、易磨损，传统改性方案在于用较高含量的无机填料或纤维如玻璃纤维、石墨、二硫化钼、碳纤维等进行填充改性，以提高其耐磨损性、硬度和导热导电性能，但是这些填充料粒径一般较大，且通常需较高的填充量，其在有效提高复合材料上述性能的同时，力学性能、自润滑性和耐介质性能通常反而下降，特别是普通填充改性对聚四氟乙烯材料的密封材料的压缩回弹性能和抗蠕变松弛性能负效应更大，这也不利聚四氟乙烯材料的密封性能，所以本发明技术方案采用晶须材料负载水滑石颗粒，填充至弹性体颗粒内部，首先，弹性体颗粒的填充，改善了直接使用无机填料改善有机材料的结合性能，通过粘弹性物质的添加，改善无机填料和主体材料之间的结合强度，进一步改善材料的无机填料之间的结合性能，改善材料的结构强度，同时提高密封材料的压缩回弹性能，同时复合材料的添加明显提高聚四氟乙烯的抗蠕变松弛能力，而改性石墨烯对聚四氟乙烯蠕变松弛能力的提高尤为明显，使其有效改善材料的力学强度和密封性能；
（2）在本发明技术方案中，主要材料晶须材料负载水滑石颗粒，由于复合材料之间交织成网形成网状的三维结构，增加了比表面积，能够负载弹性体颗粒，增加弹性体的比例，因此能较好地改善混合料的高温性能，复合晶须材料对密封混合料有增粘、吸附、桥联、增韧、阻裂等作用，晶须纤维加入混合料后使均匀分散在沥青混合料中，形成三维网状结构，起到加筋增强作用，能够在一定程度上提高沥青混合料的高温性能，同时水滑石颗粒的负载，同时在摩擦过程产生的机械力化学作用使得水滑石晶体碎裂，其次水滑石层板间以弱的范德华力结合，摩擦剪切作用使得层间键合发生断裂，这些机械化学作用过程可消耗摩擦剪切力和摩擦载荷，从而使得样品的摩擦系数降低，进一步改善材料的抗剪切性能。
具体实施方式
按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份硝酸镍、3～5份硝酸铝置于烧杯中，搅拌混合并置于65～75℃下保温反应2～3h，用质量分数5％氢氧化钠溶液调节ph至10.0，搅拌混合并置于85～95℃下晶化处理20～24h，过滤并收集滤饼，再在65～75℃下干燥10～12h，得基体水滑石颗粒；按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份月桂酸和6～8份基体水滑石颗粒置于三口烧瓶中，搅拌混合并在200～300w超声分散10～15min，得分散浆液并分别用质量分数1％硝酸和质量分数1％氢氧化钠溶液调节ph至6.0，再在75～80℃下保温反应6～8h后，过滤，得滤渣并用去离子水冲洗至洗涤液呈中性后，真空冷冻干燥，得改性水滑石颗粒；取脱硫石膏并置于球磨机中，在室温下按250～300r/min球磨2～3h后，过100μm筛网，收集过筛下物并将过筛下物添加至质量分数1％硫酸中，配置成浆料浓度为2％的混合浆液，再按质量比1:15将质量分数1％氯化铜溶液滴加至混合浆液中，控制滴加速率为2ml/min，待滴加完成后，搅拌混合并置于55～65℃下保温反应25～30min，静置冷却至室温后，陈化6～8h，过滤并收集滤饼，用去离子水和无水乙醇分别依次洗涤3～5次后，真空冷冻干燥得晶须改性纤维；按重量份数计，分别称量45～50份eva颗粒、10～15份晶须改性纤维和15～20份水滑石颗粒置于开炼机中，开炼处理并控制开炼机温度为95～105℃，保温开炼并收集开炼胶，与85～100℃、1～2mpa下平板硫化机中压制5～10min，静置冷却至室温后，再真空冷冻干燥并研磨过500目筛，得改性弹性体颗粒；再按质量比1:10，将改性弹性体颗粒添加至聚四氟乙烯树脂中，搅拌混合并置于100～110℃下干燥3～5h，收集得干燥混合树脂并置于注塑机中，控制螺杆直径为40mm，注射压力为155～160mpa，螺杆转动速率为55～60r/min，待注塑完成后，脱模并修理飞边和毛刺，即可制备得所述的抗剪切型高强机械密封材料。
实施例1
按重量份数计，分别称量45份去离子水、10份硝酸镍、3份硝酸铝置于烧杯中，搅拌混合并置于65℃下保温反应2h，用质量分数5％氢氧化钠溶液调节ph至10.0，搅拌混合并置于85℃下晶化处理20h，过滤并收集滤饼，再在65℃下干燥10h，得基体水滑石颗粒；按重量份数计，分别称量45份去离子水、10份月桂酸和6份基体水滑石颗粒置于三口烧瓶中，搅拌混合并在200w超声分散10min，得分散浆液并分别用质量分数1％硝酸和质量分数1％氢氧化钠溶液调节ph至6.0，再在75℃下保温反应6h后，过滤，得滤渣并用去离子水冲洗至洗涤液呈中性后，真空冷冻干燥，得改性水滑石颗粒；取脱硫石膏并置于球磨机中，在室温下按250r/min球磨2h后，过100μm筛网，收集过筛下物并将过筛下物添加至质量分数1％硫酸中，配置成浆料浓度为2％的混合浆液，再按质量比1:15将质量分数1％氯化铜溶液滴加至混合浆液中，控制滴加速率为2ml/min，待滴加完成后，搅拌混合并置于55℃下保温反应25min，静置冷却至室温后，陈化6h，过滤并收集滤饼，用去离子水和无水乙醇分别依次洗涤3次后，真空冷冻干燥得晶须改性纤维；按重量份数计，分别称量45份eva颗粒、10份晶须改性纤维和15份水滑石颗粒置于开炼机中，开炼处理并控制开炼机温度为95℃，保温开炼并收集开炼胶，与85℃、1mpa下平板硫化机中压制5min，静置冷却至室温后，再真空冷冻干燥并研磨过500目筛，得改性弹性体颗粒；再按质量比1:10，将改性弹性体颗粒添加至聚四氟乙烯树脂中，搅拌混合并置于100℃下干燥3h，收集得干燥混合树脂并置于注塑机中，控制螺杆直径为40mm，注射压力为155mpa，螺杆转动速率为55r/min，待注塑完成后，脱模并修理飞边和毛刺，即可制备得所述的抗剪切型高强机械密封材料。
实施例2
按重量份数计，分别称量47份去离子水、13份硝酸镍、4份硝酸铝置于烧杯中，搅拌混合并置于70℃下保温反应2.5h，用质量分数5％氢氧化钠溶液调节ph至10.0，搅拌混合并置于90℃下晶化处理22h，过滤并收集滤饼，再在70℃下干燥11h，得基体水滑石颗粒；按重量份数计，分别称量47份去离子水、13份月桂酸和7份基体水滑石颗粒置于三口烧瓶中，搅拌混合并在250w超声分散13min，得分散浆液并分别用质量分数1％硝酸和质量分数1％氢氧化钠溶液调节ph至6.0，再在77℃下保温反应7h后，过滤，得滤渣并用去离子水冲洗至洗涤液呈中性后，真空冷冻干燥，得改性水滑石颗粒；取脱硫石膏并置于球磨机中，在室温下按275r/min球磨2.5h后，过100μm筛网，收集过筛下物并将过筛下物添加至质量分数1％硫酸中，配置成浆料浓度为2％的混合浆液，再按质量比1:15将质量分数1％氯化铜溶液滴加至混合浆液中，控制滴加速率为2ml/min，待滴加完成后，搅拌混合并置于60℃下保温反应27min，静置冷却至室温后，陈化7h，过滤并收集滤饼，用去离子水和无水乙醇分别依次洗涤4次后，真空冷冻干燥得晶须改性纤维；按重量份数计，分别称量47份eva颗粒、13份晶须改性纤维和17份水滑石颗粒置于开炼机中，开炼处理并控制开炼机温度为100℃，保温开炼并收集开炼胶，与92℃、1.5mpa下平板硫化机中压制7min，静置冷却至室温后，再真空冷冻干燥并研磨过500目筛，得改性弹性体颗粒；再按质量比1:10，将改性弹性体颗粒添加至聚四氟乙烯树脂中，搅拌混合并置于105℃下干燥4h，收集得干燥混合树脂并置于注塑机中，控制螺杆直径为40mm，注射压力为157mpa，螺杆转动速率为57r/min，待注塑完成后，脱模并修理飞边和毛刺，即可制备得所述的抗剪切型高强机械密封材料。
实施例3
按重量份数计，分别称量50份去离子水、15份硝酸镍、5份硝酸铝置于烧杯中，搅拌混合并置于75℃下保温反应3h，用质量分数5％氢氧化钠溶液调节ph至10.0，搅拌混合并置于95℃下晶化处理24h，过滤并收集滤饼，再在75℃下干燥12h，得基体水滑石颗粒；按重量份数计，分别称量50份去离子水、15份月桂酸和8份基体水滑石颗粒置于三口烧瓶中，搅拌混合并在300w超声分散15min，得分散浆液并分别用质量分数1％硝酸和质量分数1％氢氧化钠溶液调节ph至6.0，再在80℃下保温反应8h后，过滤，得滤渣并用去离子水冲洗至洗涤液呈中性后，真空冷冻干燥，得改性水滑石颗粒；取脱硫石膏并置于球磨机中，在室温下按300r/min球磨3h后，过100μm筛网，收集过筛下物并将过筛下物添加至质量分数1％硫酸中，配置成浆料浓度为2％的混合浆液，再按质量比1:15将质量分数1％氯化铜溶液滴加至混合浆液中，控制滴加速率为2ml/min，待滴加完成后，搅拌混合并置于65℃下保温反应30min，静置冷却至室温后，陈化8h，过滤并收集滤饼，用去离子水和无水乙醇分别依次洗涤5次后，真空冷冻干燥得晶须改性纤维；按重量份数计，分别称量50份eva颗粒、15份晶须改性纤维和20份水滑石颗粒置于开炼机中，开炼处理并控制开炼机温度为105℃，保温开炼并收集开炼胶，与100℃、2mpa下平板硫化机中压制10min，静置冷却至室温后，再真空冷冻干燥并研磨过500目筛，得改性弹性体颗粒；再按质量比1:10，将改性弹性体颗粒添加至聚四氟乙烯树脂中，搅拌混合并置于110℃下干燥5h，收集得干燥混合树脂并置于注塑机中，控制螺杆直径为40mm，注射压力为160mpa，螺杆转动速率为60r/min，待注塑完成后，脱模并修理飞边和毛刺，即可制备得所述的抗剪切型高强机械密封材料。
对照例：化学改性后的机械密封材料
将实施例及对照例制备得到的机械密封材料，在80℃下热风干燥16小时。于190～210℃下注塑加工成型，100℃后处理16小时，真空干燥箱中，室温下放置7天，然后进行测试。具体测试结果如表1。
表1性能表征对比表
由表1可知，本发明制备的抗剪切型高强机械密封材料，力学性能优异，摩擦系数低，剪切性能优异。