[發明專利]一種石墨烯-聚四氟乙烯復合耐磨材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211132694.5
• 申請日: 2022-09-17
• 公開（公告）號: CN115490976A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 陳國勇
• 申請（專利權）人: 陳國勇
• 主分類號: C08L27/18
• 分類號: C08L27/18;C08L27/16;C08L1/28;C08K9/00;C08K3/04;C08K7/18
• 代理公司: 深圳市聯江知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44939
• 代理人: 曠春嬌

本發明屬于耐磨材料技術領域，具體涉及一種石墨烯?聚四氟乙烯復合耐磨材料及其制備方法。本發明研制的產品包括聚四氟乙烯基體樹脂，以及分散于其中的球形或類球形石墨烯顆粒；所述石墨烯顆粒由氧化石墨烯卷曲形成；并且，卷曲形成的石墨烯顆粒中，分散有D50為10?15nm，并且其粒徑分布范圍為1?40nm的納米球形γ?AlOOH。制備時，將60?80份氧化石墨烯，5?10份納米球形γ?AlOOH，4?6份助磨劑；混合倒入球磨罐中，于溫度為220?260℃條件下，高溫球磨混合后，冷卻，出料，以得到球形或類球形石墨烯顆粒；按石墨烯顆粒和聚四氟乙烯基體樹脂的質量比為1：10?1：12將兩者混合分散后，模壓成型，隨后于溫度為370℃以下燒結，冷卻，出料，即得產品。

技術領域

本發明屬于耐磨材料技術領域。更具體地，涉及一種石墨烯-聚四氟乙烯復合耐磨材料及其制備方法。

背景技術

聚四氟乙烯(PTFE)具有良好的自潤滑性能以及優異的化學穩定性，被廣泛應用于各種密封和潤滑部位，但耐磨性較差，限制了其在耐磨性要求高的場所應用。因此，為提高PTFE的抗磨性能，對其進行增強改性具有重要意義。近年來納米顆粒技術發展迅速，納米顆粒作為改性材料對復合材料的耐磨性起到了良好的增強作用。與傳統的微觀或宏觀填料相比，納米材料的優勢在于少量填充就可以改善復合材料的缺點，不僅能很大程度上保留了基體材料的固有性能，而且能改善復合材料的摩擦學性能及綜合性能。如nano-SiO₂的加入與丁腈橡膠形成了氫鍵并且減少了丁腈橡膠分子鏈的回轉半徑，從而提高了復合材料的剪切模量及承載能力，nano-ZrC的填充增強了高分子材料的硬度及轉移膜的物理粘附和化學吸附作用，從而提高了耐磨性。

但是納米粒子比表面積大、表面活性較高，易發生團聚，故一般填充量不可過大。單層氧化石墨烯(GO)具有獨特的二維結構且含有活性含氧官能團，是一種新型納米材料，大多石墨烯基納米復合材料都是使用GO作為潤滑添加劑，由研究者將GO作為水基潤滑添加劑，改善了潤滑，并且吸附在摩擦副之間保護了涂層，從而提高了摩擦學性能；另外，也有學者研究了GO在礦物油的摩擦磨損行為，發現GO的層狀結構可減小金屬界面相互作用及易形成一層保護膜，從而減小了磨損。

然而，由于GO具有活性官能團、吸附能力強且呈片狀，無法采用機械高速混合的方法進行混合，因此，導致了將石墨烯直接作為添加劑，與PTFE復合時，難以加工，從而使其添加后性能優勢無法得到有效利用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對在PTFE樹脂體系中，如果直接添加GO，由于其具有火星官能團，吸附力強，從而導致GO難以在PTFE樹脂體系中均勻分散，導致其添加后的性能優勢無法得到有效利用的缺陷和不足，提供一種石墨烯-聚四氟乙烯復合耐磨材料及其制備方法。

本發明的目的是提供一種石墨烯-聚四氟乙烯復合耐磨材料。

本發明另一目的是提供一種石墨烯-聚四氟乙烯復合耐磨材料的制備方法。

本發明上述目的通過以下技術方案實現：

一種石墨烯-聚四氟乙烯復合耐磨材料，包括聚四氟乙烯基體樹脂，以及分散于其中的石墨烯顆粒；

所述石墨烯顆粒為球形或類球形石墨烯顆粒；

所述石墨烯顆粒由氧化石墨烯卷曲形成；并且，卷曲形成的石墨烯顆粒中，分散有納米球形γ-AlOOH；

所述納米球形γ-AlOOH的D50為10-15nm，并且其粒徑分布范圍為1-40nm。