[發明專利]TiO2-SiC-纖維填充聚四氟乙烯復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310227537.7
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN103333442A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 李海濤;李恒濱;毛鳳
• 申請（專利權）人: 山東瑞特新材料有限公司
• 主分類號: C08L27/18
• 分類號: C08L27/18;C08K9/06;C08K9/02;C08K7/14;C08K3/22;C08K3/34
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯玉山

技術領域

本發明涉及新材料領域，具體涉及一種TiO₂-SiC-纖維填充聚四氟乙烯復合材料的制備方法。

背景技術

在高分子結構中，氟塑料是一種含有氟原子（F）或氟原子基團的高聚物。?通過類似塑料的成型加工方法，制成型材、單元產品或零件，這些都通稱為氟塑料或氟塑料制品。而一般氟塑料聚合物是單體通過共聚或均聚反應合成制得的，這些單體有：含氟單體如四氟乙烯、氟乙烯、六氟丙烯、偏氟乙烯等。它們存在的形式可以是溶液、粒料、粉料等等。通過各種成型工藝制得型材或單元產品，將型材通過二次加工方法得到零部件，這些氟塑料制品以其優異的絕緣性、耐溫穩定性、耐腐蝕性、自潤滑等性能，被廣泛應用于航天航空、電子電氣、化工、建筑、機械等領域內。目前世界上有20多家從事氟塑料生產的公司，這些公司主要分布在美國、日本和西歐等國家和地區，其中以杜邦、大金工業、Dyneon、旭硝子、ICI、Ausimont等公司的生產規模為比較大。關于氟塑料的研制、加工和應用等方面，經過40年的發展，中國氟塑料加工行業已經取得了很大的進步，同時，擁有了相當數量的技術專家隊伍以及良好的銷售網絡。隨著經濟的發展，近些年來，在國內不斷引進了國外先進生產設備技術以及所需的新材料，其需求也在不斷地擴大，從而氟塑料的加工和生產得到了飛速發展。2001-2003年3年間，中國聚四氟乙烯（?PTFE）樹脂的年產量已經從11032?t增長到17914?t，平均每年的增長速度都超過了20%，中國已經成為PTFE制品大國。?氟塑料的成型加工方法有很多，主要有吹塑、注塑、模壓、擠壓（柱塞擠出、糊膏擠壓）、傳遞模塑、浸漬、噴涂、化學鍍等。而聚四氟乙烯(?PTFE)?雖然其成型困難，但綜合性能非常好，而且占整個氟塑料產量的比重相當大，大約在70%左右，應用于化工、機械、電氣電子、汽車等諸多領域。聚四氟乙烯（PTFE）分子結構，決定了PTFE表現出優異的性能，表現主要有：?PTFE是具有高度非極性的材料，具有優異的電絕緣性能，極佳的化學穩定性，?摩擦系數小，吸水率非常低，熱穩定性優異。寬泛的使用溫度，耐老化性能和抗輻射性能優秀。但任何材料都不是完美的，PTFE材料也不例外，PTFE的結構特點決定了它產生了如下一些缺點：較差的受載荷力，機械性能較低。PTFE的機械強度比較小，并且硬度也較低，彈性低，斷裂伸長率比較大，耐磨性差，承載能力低，耐蠕變性較差，從而限制了PTFE的應用。

發明內容

本發明提供一種TiO₂-SiC-纖維填充聚四氟乙烯復合材料的制備方法，以解決現有的聚四氟乙烯材料機械性能低、耐磨性差、線膨脹系數較大的缺陷。

本發明是通過以下技術方案實現的：復合材料基體為聚四氟乙烯，填充離子包括納米二氧化鈦、芳綸纖維以及玻璃纖維，其中納米二氧化鈦、芳綸纖維以及玻璃纖維的質量分別占聚四氟乙烯粉末質量的4-5%、6-8%以及4-5%，所述的聚四氟乙烯為150-180目的聚四氟乙烯粉末，所述的納米二氧化鈦粒徑為15-30nm，所述的芳綸纖維長度為2-2.5mm、單絲直徑8-10μm，所述的玻璃纖維為120-140目的玻璃纖維粉末；所述的納米二氧化鈦需要按照以下方法進行改性：稱取1-1.5g硅烷偶聯劑混合在80-120g水中；納米二氧化鈦和三乙醇胺按照質量比1：0.5-1混合研磨；稱取研磨料15-20g分散到上述含有硅烷偶聯劑的水體中，調節PH至8.5-8.8，攪拌3-4小時，然后抽濾、烘干得到改性納米二氧化鈦備用；所述的芳綸纖維需要進行以下預處理：將芳綸纖維在丙酮中浸泡8-10小時，然后分別在水和乙醇中煮沸2-3小時，烘干備用；所述的玻璃纖維需要按照以下方法進行改性：稱量1-1.2g?硅烷偶聯劑溶解在40-50?ml丙酮中，然后稱量3-5g?玻璃纖維置于上述溶液中，在25-30℃溫度下攪拌0.5-1小時；然后再70-75℃干燥2-3小時，在110-112℃活化1-1.5小時后備用；復合材料的具體制備步驟如下：

（1）、將改性或預處理后的納米二氧化鈦、芳綸纖維以及玻璃纖維在高速攪拌下混合均勻，然后加入聚四氟乙烯粉末球磨15-20分鐘得到混料；

（2）、將混料以6-8MPa/min的速度加壓至70-80MPa并恒壓30-40分鐘冷壓成型，再進行燒結固化成型，在180℃以下時升溫速率控制為60-70℃/h，200℃以上為50-60℃/h，最后在365-375℃保溫4-5小時，然后以50-55℃/h的降溫速率降溫至200℃，200℃以下降溫速率為65-70℃/h，最終降溫至室溫，將樣品打磨加工，即得到聚四氟乙烯復合材料制品。