[发明专利]一种改性聚四氟乙烯复合材料的制备方法及其制品

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料改性技术领域，特别地涉及到一种PTFE改性材料的制备方法及PTFE改性材料。

背景技术

随着现代科学技术的发展，为解决高负荷、高真空、高低温和强腐蚀等特殊工况下机械的润滑问题，固体润滑材料已从单一的微粉、粘结膜或单元的整体材料发展成为由多种材料组成的复合材料。聚四氟乙烯具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力，被人们喻为“塑料王”；但也存在许多不足之处：线膨胀因数较大、尺寸稳定性差、耐磨损性差、导热性差、硬度低及在较大的负荷下表现出的“冷流”现象等缺点，因而限制了它的应用。为了提高它的性能，通常采用以下两种途径来弥补和改进：

(1)采用无机填料填充：在PTFE树脂内填充不同组份的无机填料如陶瓷粉、玻纤粉、石墨、二硫化钼、石英及金属粉末等使PTFE制品内部形成网状结构，从而提高他的机械力学性能；(2)采用高分子聚合物改性：在PTFE树脂中掺入其他高聚物如聚苯酯、聚酰亚胺、聚苯、聚苯硫醚等。本发明同时采用无机填料和高分子聚合物填充PTFE以提高PTFE的综合性能。

发明内容

本发明采用聚苯酯、二硫化钼、石墨、碳纤维等多组分填充改性聚四氟乙烯。PTFE与填充料共混相熔使得共混物兼备了聚苯酯的热稳定性、热容量、硬度、电绝缘性、耐磨损性，尤其是抗辐射性好等优良性能，而解决目前PTFE材料线膨胀因数较大、尺寸稳定性差、耐磨损性差、导热性差、硬度低及在较大的负荷下表现出的“冷流”等技术缺陷，尤其是应用高温高摩擦设备如航空设备中的技术难点。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种改性聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下工艺步骤：

(1)物料预处理：将聚四氟乙烯在25℃下保温，然后粉碎；将聚苯酯和石墨分别高温烧结干燥，冷却至常温；

(2)称量物料：称量聚四氟乙烯、聚苯酯、二硫化钼、石墨、碳纤维；

(3)物料混合：将步骤(2)称量的物料加入高速混合机，搅拌1-10min；

(4)筛分：将步骤(3)混好的料过网筛，得混合料；

(5)模压成型：将过筛后的步骤(4)所述的混合料加入模具腔内，升温预热，加压，保压，冷却，脱模，得胚料；

(6)高温烧结：将步骤(5)所述的胚料放到烧结炉中327-380℃保温2-7h，缓慢降温，得半成品；

(7)加工，出产品：将步骤(6)所述的半成品加工成一定厚度和宽度的成品，出产品。

上述步骤(3)还包括：首先在高速混合机内投入经过处理聚苯酯、二硫化钼、石墨和部分碳纤维，在15-18℃下混合，再投入经处理的聚四氟乙烯和剩余的碳纤维，继续混合。

上述步骤(5)还包括：将混合料均匀加入模具腔内，用液压机抽取空气，升温到24-28℃，预热10-20min，加压20-60MPa，保压15-30min。

上述步骤(6)还包括：降温速度控制为350℃以上20-50℃/h，350℃以下50-60℃/h。

采用上述的方法制备得的改性聚四氟乙烯复合材料，包括以下原料组分重量份：

聚四氟乙烯    50-90

聚苯酯        2-30

二硫化钼      0-8

石墨          0-8

碳纤维        0-25

上述的聚四氟乙烯、聚苯酯、二硫化钼、石墨、碳纤维均为颗粒200-300目的的粉末。

上述的二硫化钼、石墨、碳纤维重量比为：1-5∶1。

发明的有益效果

本发明的改性聚四氟乙烯复合材料，通过聚四氟乙烯与多种填充料的协同效应，不仅保持了PTFE和各种填充剂的优点，而且克服了PTFE不耐磨和冷流的缺点，降低了膨胀系数，提高了导热性，从而提高了整体性能，为将PTFE用作无油润滑活塞环、导向环、轴承材料、航空设备等开辟了广阔的前景。

下面结合实施例，对本发明进一步说明。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种改性聚氯乙烯塑料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)物料预处理：将聚四氟乙烯在25℃下保温，然后粉碎；将聚苯酯和石墨分别高温烧结干燥，冷却至常温；

(2)按照以下比例称量物料：

聚四氟乙烯    70

聚苯酯        15

二硫化钼      2

石墨          1

碳纤维        12