[发明专利]一种PEEK阀座的加工方法及其PEEK阀座

说明书

本申请提供了一种PEEK阀座的加工方法，所述方法包括以下过程：预热‑升温‑烧结‑冷却；其中升温过程采用分段式升温，冷却过程为自然冷却或分段式降温；本申请所述的方法通过预热过程、阶段性升温和阶段性降温的程序，使所制备的PEEK材质阀座具有优异的机械性能、耐高温性能、润滑性。

技术领域

本发明涉及复合材料加工技术领域，C08J5/00，尤其涉及一种PEEK阀座的加工方法及其PEEK阀座。

背景技术

阀座用于支撑阀门阀芯全关位置并构成密封副，对阀座具有以下要求：高密封性、高强度、耐磨损、导热等。相较于，金属合金材质的阀座，芳香聚合物聚醚醚酮(PEEK)材质的阀座在密封性、耐磨性和加工性等方面的性能更加优良，在行业中已经得到了广泛的应用。

PEEK树脂是一种综合性能优异的特种工程塑料，在耐高温、自润滑、耐腐蚀、阻燃、耐水解、绝缘等方面具有突出的优势；采用PEEK材料代替金属耐磨材料已经成为了一种发展趋势，其主要应用的产品有：轴承、阀座、密封垫、衬套、齿轮、螺丝等等。但是，单一组分的聚醚醚酮在耐热性、机械强度、耐高温蠕变性能等方面还具有欠缺，无法满足要求较为严格的工业、汽车、航空和军事领域等领域。另外，PEEK材质产品的加工过程一般为注射成型或模压成型，对于模压成型，主要分为模压-预成型-烧结-冷却几个步骤，其中的加工参数对于PEEK复合材料的分子量、结晶度和孔隙率存在重要影响；如何在加工工艺和材料上进行优化，提高PEEK材质的阀座性能，是本申请所研究的内容。

中国专利CN111440342B公开了一种具有化学键强界面的CF/PEEK复合材料，其制备步骤为将碳纤维表面的上浆高温分解后进行微波和辐照处理，再将其与胺化PEEK浸渍反应，之后叠层热压，虽然其制备的复合材料具有较高的弯曲强度和模量，但是该工艺对层叠操作要求较高，制备过程复杂，不便于操作。中国专利CN 113202948A公开了一种耐热性PEEK球阀阀座及其加工工艺，通过PEEK树脂粉和填料、偶联剂等的协同作用，提高阀门的耐热性，但是该申请并未说明其所制备的阀座强度是否具有改善。

因此，需提供一种PEEK材质阀座和其加工工艺，提高所制备阀座的机械强度、润滑性、耐热性等性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种PEEK阀座的加工方法，所述加工方法包括以下过程：预热-升温-烧结-冷却；其中升温过程采用分段式升温，冷却过程为自然冷却或分段式降温。

进一步地，所述方法为热压法：将PEEK阀座的制备原料置于热压机中依次进行预热、升温、烧结、冷却过程，即可。

进一步地，所述预热、升温和烧结需要加压，压力范围为15-60MPa。

进一步地，所述加工方法中，预热温度为200-280℃，保温时间为10-60min，施加压力为15-30MPa。

未预热的复合材料直接进行高温高压处理时，分子链的灵活性受到严重限制，成核速度快，样品中生成的薄片晶和层状分支较多；本申请先对复合材料进行预热，使内部分子链产生一定的活动区间，在进行高温热压时，分子链的活动能力增加，活动区间范围更广，复合材料更趋向于向具有更高晶胞尺寸的晶型生长，从而提高复合材料的结晶度。当预热温度低时，分子链运动能量不够，也容易产生热力学不稳定的晶型；在后续保温包压过程中，严格控制温度区间，使复合材料中PEEK等分子链具有合适的运动能力并产生规整的分子链排列，并保持其与纤维增强组分的浸润能力，提高复合材料的结晶度、屈服强度和弹性模量。

优选地，预热过程中，预热温度为240-270℃，保温时间为30-40min，施加压力为15-20MPa。

进一步地，所述升温过程采用三段式升温，依次为：

(1)以50-80℃/h的升温速率升温，于300-340℃区间内保温10-40min，施加压力为25-50MPa；