[发明专利]聚苯酯和芳纶纤维增强聚四氟乙烯材料改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料，具体地说涉及聚四氟乙烯材料的一种改性方法。

背景技术

聚四氟乙烯(PTFE)为四氟乙烯单体的高结晶聚合物，是一种白色有蜡状感的热塑性塑料，其组成与结构决定了它具有耐高温、化学性质好、摩擦系数低、介电性好等优点，这些优点使其广泛用于减磨衬套、各种密封垫圈、阀座等。但与其它塑料相比，其机械性能不是很好；线膨胀系数较大；成型收缩率大，二次加工困难；硬度低，耐磨损性差；耐蠕变性差，易冷流。为了克服和改变PTFE的缺点、提高其综合性能，人们一直致力于PTFE的改性研究。

目前，聚四氟乙烯的改性方法主要有：表面改性、填充改性、共混改性等，其中，填充改性是一种简单有效的方法，既可保持其优点，又可利用复合效应，改善和克服纯PTFE的缺陷。常用的填料有：无机填料、金属及金属氧化物、纳米粒子和有机填料等。针对不同的情况，可以添加一种填料，也可以同时添加几种填料，目前，填料中最广泛应用的是玻璃纤维。

申请号CN 201010174557.9的中国发明公开了一种聚四氟乙烯合金及其制备方法，该发明涉及一种高分子合金，其成分主要包含有60-97wt％的聚四氟乙烯，3-40wt％的主链聚酯型液晶高分子，其余量为辅助材料，辅助材料包括有碳纤维和玻璃纤维其中的一种或两种，碳纤维的含量为0-15wt％，玻璃纤维的含量为0-15wt％，辅助材料包括有0-5wt％的石墨。该发明耐磨聚四氟乙烯合金虽具有耐磨性高，硬度高，蠕变性低等优点。但是由于玻璃纤维与PTFE基体之间的相容性较差、亲合力较小，在基体中出现明显的界面，且不容易分散均匀，所以这类复合材料摩擦系数较大。

发明内容

目前为了克服和改变聚四氟乙烯的缺点、提高其综合性能，对聚四氟乙烯材料进行填充改性，填料中最广泛应用的是玻璃纤维，但是由于玻璃纤维与PTFE基体之间的相容性较差、亲合力较小，在基体中出现明显的界面，且不容易分散均匀，所以这类复合材料摩擦系数较大，因此本发明提出了聚苯酯和芳纶纤维增强聚四氟乙烯材料改性方法，基于聚苯酯、芳纶纤维和石墨的优异性能，可以得到低磨损率和综合力学性能优异的聚四氟乙烯改性材料。

本发明是通过以下技术方案实现的：聚苯酯和芳纶纤维增强聚四氟乙烯材料改性方法，所述的聚四氟乙烯改性的填料为聚苯酯、石墨和芳纶纤维，

(1)其各组分的质量百分比为：

聚苯酯           8～28％

石墨             1～11％

芳纶纤维         1～11％

聚四氟乙烯       余量；

(2)改性方法为以下步骤：

a、将聚四氟乙烯粉料进行干燥后使用；

b、芳纶纤维使用前，先将芳纶纤维用丙酮浸泡10～15小时后，分别用无水乙醇、蒸馏水各煮沸1～1.5小时，放入烘箱烘干后使用。未清洗的芳纶纤维表面有较多附着物，而清洗后的纤维表面的附着物基本消失，纤维表面更加光滑，在后续对纤维表面进行化学处理，使其产生活性点时，可直接在纤维表面进行活化。因此，为使纤维与树脂基体界面结合良好，对纤维进行清洗是有必要的。

c、将各组分按步骤(1)称量后，放入高速混合机中，经2～10min的高速搅拌后，放入模具中冷压成型，以2～5MPa/min的加压速率加压至90～120MPa，保压时间为20～80min，再脱模得到预成型样品。将预成型样品放入电炉中烧结成型，升温速率为40～80℃/h，在365℃～375℃下烧结5～8h，然后随炉自然冷却至室温，经磨饰加工，即得到聚四氟乙烯改性材料制品。作为优选，所述的步骤(2)中采用单向加压的办法压制成型。

聚苯酯是热致型液晶聚合物的一种，分解温度高达530℃，在315℃下可长期使用，短期使用温度高达370～425℃，是目前所有已知高分子材料中热稳定性、热容量、硬度、自润滑性、耐磨耗性等综合性能最好的品种，同时具有极好的介电强度和很小的介电损耗，不溶于一般的有机溶剂和酸。聚苯酯在熔融状态下易于形成微纤，有利于提高复合材料的承载能力，有利于在对偶件表面形成薄而均匀的转移膜，阻止PTFE带状晶体的脱落，提高了PTFE的耐磨性能。聚苯酯填充后虽然摩擦磨损性能有所改善，但力学性能却有所下降，因此加入芳纶纤维加以改善。