[发明专利]一种高导热聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及高分子材料改性技术领域，具体涉及一种高导热聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法以聚四氟乙烯和石墨烯作为原料，在煤油和硅烷偶联剂的辅助作用下，以石墨烯对聚四氟乙烯进行改性，经过升温烧结，使聚四氟乙烯和石墨烯实现分子级的结合，最后在降温冷却过程中，聚四氟乙烯由无定形态向结晶态变化，使聚四氟乙烯和石墨烯的结合更加稳定，得到了具有优异导热性能的复合材料。

技术领域

本发明涉及高分子材料改性技术领域，具体涉及一种高导热聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚四氟乙烯俗称“塑料王”，是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，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。聚四氟乙烯用作工程塑料，可将聚四氟乙烯制成管、棒、带、板和薄膜等，一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及雷达、高频通讯器材、无线电器材等领域中。

基于聚四氟乙烯材质的上述诸多优点，特别是其较强的耐腐蚀性能，有望成为制作换热器用于烟气余热回收的良好材料。然而，聚四氟乙烯材料是热的不良导体，换热能力差，极大的阻碍了其作为换热器材料的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种高导热聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的制备方法得到的高导热聚四氟乙烯复合材料在不影响其原有性能的前提下，具有优异的导热性能。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种高导热聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将聚四氟乙烯、石墨烯、煤油和硅烷偶联剂混合，得到聚四氟乙烯复合料；

将所述聚四氟乙烯复合料压制成型，得到聚四氟乙烯复合生胚；

将所述聚四氟乙烯复合生胚升温烧结后降温冷却，得到所述高导热聚四氟乙烯复合材料。

优选的，所述聚四氟乙烯、石墨烯、煤油和硅烷偶联剂的质量比为100：(0.5～1.5)：(20～25)：(1～2)。

优选的，所述聚四氟乙烯的粒径为106～150μm；所述石墨烯的粒径为10～100nm。

优选的，所述混合包括以下步骤：

将聚四氟乙烯和石墨烯进行第一混合，得到聚四氟乙烯-石墨烯混料；

将煤油和硅烷偶联剂进行第二混合，得到硅烷偶联剂分散液；

将所述硅烷偶联剂分散液和所述聚四氟乙烯-石墨烯混料进行第三混合，得到所述聚四氟乙烯复合料。

优选的，所述压制成型的压强为8～10MPa，温度为室温。

优选的，所述升温烧结的升温程序为：由室温升温至200～220℃，保温0.5～1.0h，由200～220℃升温至300～330℃，保温0.5～1.0h，由300～330℃升温至370～400℃，保温1.0～1.5h；

所述降温冷却的降温程序为：由400～370℃降温至300～330℃，保温0.5～1.0h，由300～330℃降温至200～220℃，保温0.5～1.0h，由200～220℃降温至室温。

优选的，所述升温烧结的升温速率和降温冷却的降温速率独立的为80～150℃/h。

优选的，所述第一混合和第三混合在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速度为3000rpm。

本发明提供了上述技术方案所述的制备方法得到的高导热聚四氟乙烯复合材料，包括以下质量份数的组分：

聚四氟乙烯100份，石墨烯0.5～1.5份，硅烷偶联剂1～2份。