[发明专利]一种聚四氟乙烯纳米复合材料

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料领域，涉及一种聚四氟乙烯纳米复合材料。

背景技术

聚四氟乙烯（PTFE）具有良好的耐腐蚀性、减摩性、自润滑性、耐温性和耐压性，是一种优异的工程塑料，广泛应用于摩擦、防腐、密封等领域。但是，聚四氟乙烯在某些性能方面也存在不足，主要表现为耐磨性不佳、蠕变性较差、尺寸稳定性差，为了改善这些性能，可采用纳米或微米级的无机粒子填充改性已达到改善其综合性能的目的，相比较而言，纳米级无机粒子具有许多微米级无机粒子所不具备的理化特性，如高颗粒强度、高比表面积和高表面能等，与聚四氟乙烯复合会产生很强的界面作用和良好的改性效果，应用纳米无机粒子改性聚四氟乙烯具有很高的应用前景。纳米无机粒子与有机的聚四氟乙烯相容性较差，界面结合力较弱，而且纳米粒子表面能高、极易团聚，分散效果较差，易在有机基体中形成缺陷，从而降低复合材料的机械性能，一般的，在制备复合材料时应对纳米粒子进行表面改性，以改善无机填料在有机基体中的分散性和相容性，提高复合材料的综合力学性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种聚四氟乙烯纳米复合材料，该纳米复合材料以聚四氟乙烯为基体，添加纳米无机粒子，通过表面改性提高两者之间的界面结合力，制备的聚四氟乙烯纳米复合材料力学性能较好，可应用于多种领域。

为实现这样的目的，本发明采用的技术方案为：

一种聚四氟乙烯纳米复合材料，其特征在于，包括以下组份：

聚四氟乙烯：100质量份，

纳米粒子：1～10质量份，

表面改性剂：0.01～0.5质量份。

所述聚四氟乙烯纳米复合材料的制备方法包括以下步骤：

（1）将纳米粒子采用表面改性剂进行改性；

（2）采用机械搅拌辅助超声波振荡法将表面改性后的纳米粒子与聚四氟乙烯粉料进行共混，使其混合均匀；

（3）将步骤（2）制备的混合料加入模具中，冷压成型，然后进行烧结，制得聚四氟乙烯纳米复合材料。

所述的纳米粒子为纳米Al₂O₃、纳米TiO₂、纳米SiO₂、纳米CeO、碳纳米管、纳米ZnO、纳米Si₃N₄、纳米SiC的一种或几种的混合物。

所述的表面改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、稀土偶联剂的一种。

本发明所具有的有益效果：

（1）纳米粒子经过表面改性剂的处理，提高了其与聚四氟乙烯的界面结合力，很好的发挥了纳米粒子对有机基体的增强作用，聚四氟乙烯纳米复合材料的力学性能较好；

（2）纳米粒子的种类较多，不同纳米粒子具有不同的力学、磁学、光学、电学等性能，这些纳米粒子的加入，不仅提高了聚四氟乙烯纳米复合材料的力学性能，而且可赋予复合材料优异的磁、光、电性能；

（3）本发明制备工艺简单，成本低。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。

实施例1

一种聚四氟乙烯纳米复合材料，包括以下重量的组份：

聚四氟乙烯：100Kg，

纳米SiO₂：3Kg，

硅烷偶联剂：0.05Kg。

制备步骤如下：

（1）将纳米粒子采用表面改性剂进行改性；

（2）采用机械搅拌辅助超声波振荡法将表面改性后的纳米粒子与聚四氟乙烯粉料进行共混，使其混合均匀；

（3）将步骤（2）制备的混合料加入模具中，冷压成型，压力为65MPa，然后进行烧结，烧结温度390℃，烧结时间2h，制得聚四氟乙烯纳米复合材料。

实施例2

一种聚四氟乙烯纳米复合材料，包括以下重量的组份：

聚四氟乙烯：100Kg，

纳米TiO₂：2Kg，

纳米ZnO：2Kg，

硅烷偶联剂：0.05Kg。

制备步骤同实施例1。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。