[發明專利]一種聚四氟乙烯基核殼納米復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010092324.8
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111286047B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 王宏剛;王娜;王金清;任俊芳;高貴;陳生圣;趙更銳;楊亞文;王瑾;沈家骕
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C08J3/12
• 分類號: C08J3/12;C08F220/14;C08F220/18;C08F230/08;C10M161/00;C08L27/18
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王術娜

本發明提供了一種聚四氟乙烯基核殼納米復合材料及其制備方法和應用，屬于聚合物復合材料技術領域。本發明提供的聚四氟乙烯基核殼納米復合材料，以聚四氟乙烯乳膠粒子為核，以由第一單體、第二單體、第一引發劑、第二引發劑和水進行聚合反應得到的聚合物層為第一殼層，以及以由所述聚合物層、乙醇、水、氨水和硅源試劑進行水解縮合反應得到的二氧化硅層為第二殼層。本發明提供的聚四氟乙烯基核殼納米復合材料在不破壞C?F分子鏈骨架的情況下，具有優異的自潤滑特性、高化學活性和高耐磨特性。

技術領域

本發明涉及聚合物復合材料技術領域，尤其涉及一種聚四氟乙烯基核殼納米復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

聚四氟乙烯(PTFE)作為重要的固體潤滑材料在航空、航天以及汽車等領域發揮了重要的作用。但是聚四氟乙烯的抗蠕變性和耐磨性很差，導致其在苛刻工況下的服役壽命無法滿足技術要求。

中國專利CN201610058400.7公開了一種納米β-二氧化錳-氧化石墨-聚四氟乙烯耐磨減摩復合材料的制備方法，為了提高與基體的相容性，對聚四氟乙烯表面進行了紫外輻照處理。同樣，為了提高聚四氟乙烯的表面活性，中國專利CN201610055057.0中采用了等離子體處理的方法，并在其表面接枝了丙烯酸，通過冷壓和一系列熱處理，制備出α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯耐磨減摩復合材料。可是，經過輻照和等離子體處理后的聚四氟乙烯的表面已被破壞，難免會對其自潤滑性能產生影響。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于提供了一種聚四氟乙烯基核殼納米復合材料及其制備方法和應用，本發明提供的聚四氟乙烯基核殼納米復合材料的表面在制備過程中不會被破壞，具有自潤滑性能的同時具有高化學活性和高耐磨擦性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種聚四氟乙烯基核殼納米復合材料，以聚四氟乙烯乳膠粒子為核，以由第一單體、第二單體、第一引發劑、第二引發劑和水進行聚合反應得到的聚合物層為第一殼層，以及以由所述聚合物層、乙醇、水、氨水和硅源試劑進行水解縮合反應得到的二氧化硅層為第二殼層。

優選地，所述硅源試劑包括正硅酸乙酯和/或正硅酸丁酯。

優選地，所述第一單體包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸中的一種或多種。

優選地，所述第二單體包括乙烯基三甲氧基硅烷、4-乙烯基吡啶、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。

優選地，所述聚四氟乙烯乳液的固含量為40～80％。

本發明還提供了上述技術方案所述聚四氟乙烯基核殼納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)在保護氣氛下，將聚四氟乙烯乳液、第一單體、第二單體、第一引發劑、第二引發劑和水混合，進行聚合反應，在所述聚四氟乙烯乳液中的聚四氟乙烯乳膠粒子表面形成聚合物層；

2)將所述步驟1)得到的聚合反應產物、乙醇、水、氨水和硅源試劑混合，進行水解縮合反應，在所述聚合物層表面形成二氧化硅層，得到所述聚四氟乙烯基核殼納米復合材料。

優選地，所述聚四氟乙烯乳液、第一單體、第二單體、第一引發劑、第二引發劑和水的質量比為50～100：100～200：20～100：0.5～2：0.2～1：700～1300。

優選地，所述聚合反應產物、乙醇、水、氨水和硅源試劑的質量比為30～50：500～600：50～70：5～10：40～80。

優選地，所述聚合反應的溫度為70℃，時間為4～8h。

本發明還提供了上述技術方案所述的聚四氟乙烯基核殼納米復合材料或由上述技術方案所述制備方法制得的聚四氟乙烯基核殼納米復合材料在固體潤滑劑制備中的應用。