[發明專利]一種聚四氟乙烯復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110153351.6
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112940415B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 金石磊;李小慧;聶婭;馬峰嶺
• 申請（專利權）人: 上海材料研究所有限公司
• 主分類號: C08L27/18
• 分類號: C08L27/18;C08K3/30;C08K3/04;C08K9/04;C08K7/14;C08J5/08
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

本發明提供了一種聚四氟乙烯復合材料及其制備方法，包括以下重量份的組分：70～99份的聚四氟乙烯、10～30份的聚四氟乙烯乳液上漿處理的增強材料和0.5～5份的二硫化鉬/石墨混合物。制備方法為：首先將增強材料表面采用聚四氟乙烯乳液進行上漿處理；將聚四氟乙烯樹脂、聚四氟乙烯乳液上漿處理的增強材料和二硫化鉬/石墨混合物混合并壓制燒結而成。本發明的聚四氟乙烯復合材料拉伸強度≥25MPa，斷裂拉伸應變≥280％，摩擦系數(干摩擦)≤0.20，磨痕寬度(干摩擦)≤5.0mm，在具備高強度和高延伸率的同時具備優異的耐磨性能。

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，尤其是涉及一種聚四氟乙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

聚四氟乙烯材料作為密封材料廣泛應用工程機械、石油設備、航空航天、海洋船舶等國民經濟各個領域，特別是一些無法使用潤滑介質的特殊工況條件下，聚四氟乙烯材料作為一種重要的聚合物復合自潤滑材料應用更加廣泛。

然而純的聚四氟乙烯并不耐磨，需要對其進行增強耐磨改性，國內外學者開展了對于聚四氟乙烯的各種改性研究，如將玻璃纖維、碳纖維、聚醚醚酮、聚苯酯等增強材料與聚四氟乙烯共混，以提高聚四氟乙烯的耐磨性能，由于聚四氟乙烯的極低表面能，采用硅烷類偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑對無機填料進行處理以提高填料與聚四氟乙烯的相容性，然而聚四氟乙烯燒結溫度一般在380℃左右，上述偶聯劑一般在380℃條件下已達到分解溫度，無法起到較好的效果；另外為了增加其耐磨性能，一般填料的質量分數在10％～30％左右，這會大大降低聚四氟乙烯本身的強度和拉伸斷裂應變，限制了聚四氟乙烯復合材料在一些高壓場合的應用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種聚四氟乙烯復合材料及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明提供一種聚四氟乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：

將增強材料表面采用聚四氟乙烯乳液進行上漿處理；

將聚四氟乙烯樹脂、聚四氟乙烯乳液上漿處理的增強材料和二硫化鉬/石墨混合物混合并壓制燒結而成。

在本發明的一個實施方式中，所述的聚四氟乙烯乳液為固含量為5～20％的聚四氟乙烯水分散液。

在本發明的一個實施方式中，將增強材料表面采用聚四氟乙烯乳液進行上漿處理的方法，包括以下步驟：

1)將增強材料加入聚四氟乙烯乳液；

2)在20-28℃條件下，采用砂磨機進行攪拌分散1-6h后，加入破乳劑進行破乳，破乳劑的加入量為增強材料和聚四氟乙烯乳液中的固含量總和的40％～50％；

3)將步驟2)中的混合物通過離心、沉降分層或抽濾等方式得到高固含量的破乳混合物；

4)將步驟3)破乳混合物進行干燥，得到聚四氟乙烯乳液上漿處理的增強材料。

在本發明的一個實施方式中，將增強材料表面采用聚四氟乙烯乳液進行上漿處理過程中，進行干燥處理的方法為：先在100～120℃的條件下干燥2～4h，然后升溫至220～280℃，再干燥4～6h。

在本發明的一個實施方式中，所述增強材料為玻璃纖維。

在本發明的一個實施方式中，所述的玻璃纖維為低長徑比玻璃纖維，纖維直徑7～20μm，長徑比3:1～10:1。

在本發明的一個實施方式中，所述破乳劑選自甲醇、乙醇、正丁醇或異丙醇等。

在本發明的一個實施方式中，所述聚四氟乙烯樹脂、聚四氟乙烯乳液上漿處理的增強材料和二硫化鉬/石墨混合物的重量份比例如下：

聚四氟乙烯樹脂70～99重量份，