[發(fā)明專利]聚四氟乙烯基核殼型介孔復(fù)合材料及其制備方法、浸油介孔復(fù)合材料及應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110392210.X
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN112961536A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宏剛;王娜;王金清;任俊芳;高貴;陳生圣;趙更銳;劉文廣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): C09D7/65
• 分類號(hào): C09D7/65;C09D7/61;C10M161/00;C10M177/00;C10N30/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉奇

本發(fā)明提供了聚四氟乙烯基核殼型介孔復(fù)合材料及其制備方法、浸油介孔復(fù)合材料及應(yīng)用，屬于納米復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中聚四氟乙烯基核殼型介孔復(fù)合材料包括由聚四氟乙烯乳膠粒子形成的核芯、包裹在所述核芯表面的有機(jī)聚合物層和包裹在所述有機(jī)聚合物層表面的介孔SiO₂層，所述介孔SiO₂層的厚度為150～200nm，介孔的孔徑為2～4nm。本發(fā)明以介孔SiO₂作為殼層材料對(duì)有機(jī)聚合物包裹的聚四氟乙烯乳膠粒子再次進(jìn)行包裹，可以提高聚四氟乙烯的強(qiáng)度、耐磨性和相容性，而且與傳統(tǒng)的致密連續(xù)SiO₂殼層相比，介孔SiO₂殼層還可以提供豐富的儲(chǔ)油孔道，填充潤滑油后有利于進(jìn)一步地降低PTFE的摩擦系數(shù)，并提高其耐磨性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功能材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及聚四氟乙烯基核殼型介孔復(fù)合材料及其制備方法、浸油介孔復(fù)合材料及應(yīng)用。

背景技術(shù)

聚四氟乙烯(PTFE)作為一種具有優(yōu)異自潤滑性能的固體潤滑劑已被廣泛地應(yīng)用于航空、航天、汽車以及涂料等領(lǐng)域。然而，由于PTFE的“冷流”的特性，其在長期加載服役過程中極易發(fā)生塑性變形；且由于PTFE具有特殊的螺旋分子鏈結(jié)構(gòu)以及超低的表面能，導(dǎo)致其耐磨性和界面相容性也很差。因此，亟需對(duì)PTFE進(jìn)行表面改性以提高其強(qiáng)度、耐磨性以及界面相容性。

PTFE基核殼型納米粒子不僅可使PTFE具有豐富的表面化學(xué)活性，而且核殼結(jié)構(gòu)的特殊性還可以賦予PTFE良好的耐磨性、抗承載能力以及界面相容性。中國專利CN202010092324.8中公開了一種聚四氟乙烯基核殼納米復(fù)合材料，該核殼納米復(fù)合材料以PTFE為核，以聚合物層為第一殼層，以連續(xù)致密的SiO₂為第二殼層，能夠在一定程度上改善PTFE的潤滑性以及耐磨性能。但如何進(jìn)一步提升PTFE的潤滑性以及耐磨性能，是目前需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供聚四氟乙烯基核殼型介孔復(fù)合材料及其制備方法、浸油介孔復(fù)合材料及應(yīng)用，本發(fā)明以介孔SiO₂作為殼層材料對(duì)有機(jī)聚合物包裹的聚四氟乙烯乳膠粒子再次進(jìn)行包裹，不僅可以提高聚四氟乙烯的強(qiáng)度、耐磨性和相容性，還可以提供豐富的儲(chǔ)油孔道，填充潤滑油后有利于進(jìn)一步地降低PTFE的摩擦系數(shù)，并提高其耐磨性能，可以作為潤滑油或涂料的添加劑來使用。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種聚四氟乙烯基核殼型介孔復(fù)合材料，包括由聚四氟乙烯乳膠粒子形成的核芯、包裹在所述核芯表面的有機(jī)聚合物層和包裹在所述有機(jī)聚合物層表面的介孔SiO₂層，所述介孔SiO₂層的厚度為150～200nm，介孔的孔徑為2～4nm。

優(yōu)選地，所述核芯的粒徑為150～300nm。

優(yōu)選地，所述有機(jī)聚合物層的厚度為50～100nm。

優(yōu)選地，所述有機(jī)聚合物層由包括第一單體、第二單體、引發(fā)劑和水的制備原料經(jīng)聚合反應(yīng)制備得到，其中，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幾種，所述第二單體包括γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、4-乙烯基吡啶或(甲基丙烯酰氧)乙基三甲基氯化銨。

本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述聚四氟乙烯基核殼型介孔復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)以聚四氟乙烯乳膠粒子為核芯，在所述核芯的表面包裹有機(jī)聚合物層，得到聚四氟乙烯-聚合物核殼型復(fù)合材料；

(2)將所述聚四氟乙烯-聚合物核殼型復(fù)合材料、胺類試劑、造孔劑、乙醇和水混合，得到第一混合液；將硅源和輔助造孔劑混合，得到第二混合液；

(3)將所述第一混合液與第二混合液混合后在體系回流條件下進(jìn)行水解-縮合反應(yīng)，得到含造孔劑的聚四氟乙烯基核殼型介孔復(fù)合材料；