[发明专利]一种纤维填充聚四氟乙烯的二维取向各向异性复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维填充聚四氟乙烯的二维取向各向异性复合材料的制备方法，涉及材料加工成型领域，能够制得在垂直于加压方向的平面内纤维较高程度取向的聚四氟乙烯复合材料。本发明是在传统制备的方法基础上，改变了冷压成型过程，包括以下操作步骤：（1）纤维状填料进行表面处理；（2）纤维和聚四氟乙烯粉混合均匀；（3）在模具中进行冷压成型，分批多次进行加料；（4）在烧结炉中按一定的烧结程度进行烧结。本发明加工简单易行，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于材料加工成型技术领域，尤其涉及一种纤维填充聚四氟乙烯的二维取向各向异性复合材料的制备方法。

背景技术

复合材料的特性取决于其基体、填料的性能以及它们形成的微结构。高分子复合材料两相系统中，如果其中一相（例如，导热率高的一相）均匀分散但没有任何取向，在相对低的填料含量下导热率的提升是很有限的。当填料含量很高时，可以达到理想的导电导热率，但是以失去高分子本身的优良特性和提高成本为代价。然而当导热率高的一相沿热流方向平行并形成贯穿的结构，导热率会大幅度提升。因此，这种各向异性结构是在减少填料含量但赋予聚合物填料功能的一种有效方法。纤维填充的聚四氟乙烯复合材料在许多领域都有广泛的应用，但是目前应用的都是采用普通的冷压、烧结工艺而成的复合材料，都是各向同性，没有能够最大程度的发挥出功能填料的效用。

发明内容

本发明提供了一种纤维填充聚四氟乙烯的二维取向各向异性复合材料的制备方法，对经典的聚四氟乙烯复合材料制备方法的冷压成型过程进行改进，能够制备一定程度的二维取向各向异性的聚四氟乙烯复合材料，根据纤维的特性不同，可以提高某个平面内或某些方向上的耐磨性、导电性、导热性、力学性能等。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纤维填充聚四氟乙烯的二维取向各向异性复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：

a.对纤维进行表面处理；

b.处理后的纤维和聚四氟乙烯粉混合均匀，得到纤维和聚四氟乙烯的混合物；

c.将纤维和聚四氟乙烯混合物在模具中进行冷压成型，分批多次进行加料，每次加料后进行一次加压，最后一次将料加完后，将压力加到工艺规定的值，并保持压力；

d.在烧结炉中进行烧结。

以上步骤中所述纤维是短纤维；步骤b中所述的纤维和聚四氟乙烯按纤维的体积百分比为5%-35%混合均匀；步骤c中所述的每次加料量使得加压后粗胚厚度增加2-5毫米，每次加料后加压的压力值为5-8MPa，保压时间不小于5秒，最后一次加压的压力工艺规定值为15-40MPa，保压时间不小于10分钟。

本发明的有益效果是制备一定程度的二维取向各向异性的聚四氟乙烯复合材料，根据纤维的特性不同，可以提高某个平面内或某些方向上的耐磨性、导电性、力学性能等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为测试样条加工示意图（P为材料冷压时的加压方向）。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述，实施例1为传统的制备方法，作为对比实施例，其他的实施例都采用本发明的制备方法。

实施例1

聚四氟乙烯选用聚四氟乙烯细粉，纤维选用短切碳纤维，碳纤维体积百分比为20%，碳纤维采用硅烷偶联剂KH-550处理后，将聚四氟乙烯粉和碳纤维混合均匀，一次性将混合料加入模具，缓慢施加压力至30MPa，保压15分钟，升温烧结，最终在375℃保温3小时，随炉降温。按不同方向加工测试样条，如图1。