[发明专利]碳纳米管-碳纳米棒-PTFE微纳复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种碳纳米管‑碳纳米棒‑PTFE微纳复合材料及其制备方法，所述复合材料由碳纳米管和碳纳米棒的粉状混合物与聚四氟乙烯粉体经粉碎制得微纳复合粉体后通过双螺杆挤压成型造粒得到，所得复合材料拉伸强度增加了30‑40％，弯曲强度增加了5‑10％，摩擦系数降低5‑10%，磨损率降低90‑98%。碳纳米管‑碳纳米棒两种性质的碳纳米材料能够实现协同效应，相互弥补给子的缺点，实现聚合物性能全面提升；从填充的效果来，填充后的性能提升较为显著；复合材料的机械性能和耐磨性能都得到明显提升。

主权项

1.碳纳米管‑碳纳米棒‑PTFE微纳复合材料，其特征在于，由碳纳米管和碳纳米棒的粉状混合物与聚四氟乙烯粉体经粉碎制得微纳复合粉体后通过双螺杆挤压成型造粒得到，其中，碳纳米管‑碳纳米棒粉状混合物占所述复合材料总重量的0.5‑2%；所述复合材料拉伸强度增加了30‑40％，弯曲强度增加了5‑10％，摩擦系数降低5‑10%，磨损率降低90‑98 %；包括如下步骤： (1)先对纳米孔模板材料进行干燥脱水处理，干燥结束后，于0.05‑0.02MPa真空下，将高分子聚合物溶液通过纳米浇筑的方法浇筑在纳米孔模板材料中，纳米孔浇筑温度为60‑80℃，浇筑时间为1‑3小时，浇筑结束后恢复到常压状态，然后于常压80‑110℃下干燥处理12‑16小时，得到纳米孔浇筑高分子聚合物的无机‑有机纳米复合材料；(2)将上述复合材料放置在管式马弗炉中，升温速率为5℃‑10℃/min， 焙烧温度为阶梯温度，从室温到260‑300℃保持20‑50min,继续升温到400‑500℃保持1‑3小时，继续升温到900‑1000℃保持4‑6小时，得到碳化后的无机‑有机复合材料；(3)将上述碳化后的材料于酸性溶液中刻蚀处理5‑8小时，残渣经过过滤和洗涤后放到温度为零下5‑10℃下冷冻干燥处理2‑6小时，得到碳纳米管‑碳纳米棒混合碳纳米材料；(4)将碳纳米管‑碳纳米棒混合碳纳米材料与PTFE粉体高速粉碎制得碳纳米管‑碳纳米棒‑PTFE微纳复合粉体；(5)将微纳复合粉体用双螺杆挤出机制备成纳米管碳纳米管‑碳纳米棒‑PTFE复合材料, 螺杆转速为100 r/min，预热温度160℃，从料斗到模具的温度分别为150、200、200、220、220、220、220℃。