[发明专利]聚四氟乙烯复合材料及其制作方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种聚四氟乙烯复合材料，且特别涉及一种具有较低的摩擦系数以及磨损率的聚四氟乙烯复合材料及其制作方法。

背景技术

聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene，PTFE）是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，这些优点使聚四氟乙烯得以广泛应用。但是，聚四氟乙烯也具有较多的缺点，例如是机械性能较差、线膨胀系数较大、成型收缩率大、二次加工困难、硬度低、易磨损、摩擦系数较大、耐蠕变性差、易冷流等。为了改善和克服纯聚四氟乙烯的缺陷，人们一直致力于聚四氟乙烯的改性研究，以获得综合性能良好的聚四氟乙烯复合材料。虽然现有聚四氟乙烯复合材料的性能在不断改性，但是现有聚四氟乙烯复合材料的耐磨性仍然较差，无法同时具有较低的磨损率和摩擦系数，以满足高负荷减磨衬套、密封垫圈等的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种聚四氟乙烯复合材料，其具有较低的摩擦系数以及磨损率，从而具有较好的力学性能和耐磨性能。

本发明的目的还在于，提供一种聚四氟乙烯复合材料的制备方法，以此方法制备的聚四氟乙烯复合材料具有较低的摩擦系数以及磨损率，从而具有较好的力学性能和耐磨性能。

本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

本发明提出一种聚四氟乙烯复合材料，包括聚四氟乙烯、聚酰亚胺以及石墨，其中聚四氟乙烯的质量百分比为65%～75%，聚酰亚胺的质量百分比为17%～22%，石墨的质量百分比为7%～13%。

本发明提出一种聚四氟乙烯复合材料的制作方法，首先是混合聚四氟乙烯粉末、聚酰亚胺粉末以及石墨粉末制备混合物，其中聚四氟乙烯粉末的质量百分比为65%～75%，聚酰亚胺粉末的质量百分比为17%～22%，石墨粉末的质量百分比为7%～13%。之后，进行烘焙步骤，烘焙混合物。接着，进行冷压步骤，以冷压经过烘焙的混合物制得预制复合材料。然后，进行烧结冷却步骤，以烧结并冷却预制复合材料。

本发明的有益效果是，聚四氟乙烯复合材料包括聚四氟乙烯以及填充改性聚四氟乙烯的聚酰亚胺以及石墨，聚酰亚胺的质量百分比为17%～22%，石墨的质量百分比为7%～13%。聚四氟乙烯复合材料具有较低的摩擦系数以及磨损率，从而具有较好的力学性能和耐磨性能。由于聚酰亚胺属于有机填料，能与聚四氟乙烯基体很好地融合，且聚酰亚胺具有高强度及高模量，从而降低聚四氟乙烯复合材料的磨损率，提高聚四氟乙烯复合材料的耐磨性能。同时，石墨作为润滑剂可以改善聚四氟乙烯复合材料的脆性，提高聚四氟乙烯复合材料韧性，从而降低聚四氟乙烯复合材料的摩擦系数并确保较低的磨损率，提高聚四氟乙烯复合材料的力学性能和耐磨性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一实施例的聚四氟乙烯复合材料制作方法的流程示意图。

110：制备混合物步骤        105：干燥步骤

120：烘焙步骤              130：冷压步骤

140：烧结冷却步骤

具体实施方式

图1是本发明一实施例的聚四氟乙烯复合材料制作方法的流程示意图。本实施例的聚四氟乙烯复合材料是通过按一定质量百分比（wt%）混合聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene，PTFE）粉末、聚酰亚胺（Polyimide，PI）粉末以及石墨（Graphite，Gr）粉末制备混合物，再将混合物经过烘焙、冷压、烧结冷却步骤制备而成。

具体地，请参照图1，首先，进行混合物制备步骤110，是将称取的聚四氟乙烯粉末、聚酰亚胺粉末以及石墨粉末进行混合，以制备混合物。其中，聚四氟乙烯粉末的质量百分比为65%～75%，聚酰亚胺粉末的质量百分比为17%～22%，石墨粉末的质量百分比为7%～13%。制备混合物例如是利用高速混合机进行高速搅拌混合，搅拌转速为2000~2500转每分钟（r/min），搅拌时间为2～3分钟（min）。为了确保较好的制备效果，在混合聚四氟乙烯粉末、聚酰亚胺粉末以及石墨粉末之前，可选择性的进行干燥步骤105，用以干燥聚四氟乙烯粉末、聚酰亚胺粉末以及石墨粉末。

其次，进行烘焙步骤120，烘焙混合物制备步骤110制备的混合物。烘焙步骤的烘焙温度是90～110摄氏度（℃），烘焙时间是1.5～2.5小时（h）。较佳的是，烘焙步骤120是在90～110℃之间选取任一温度进行恒温烘焙。