CN101885887A - 填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料及其制造方法。所述的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料是由聚四氟乙烯和作为填充剂的碳纤维以100∶10-30的重量比共混后经挤压及烧结而制成。本发明提供的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料不仅具有聚四氟乙烯材料的优点，而且还兼具碳纤维材料所特有的耐磨性好且吸水率低等特点，因而当将其制成无油润滑摩擦件或密封件时，可在不影响其物理性能和机械性能的前提下最高使用温度达到200℃，因而能够在高温度、高压力、低转速启动、高转速运行的特殊条件下使用，所以产品的使用寿命长、适用范围广。

Description

填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料及其制造方法
技术领域
本发明属于耐摩擦、密封材料技术领域，特别是涉及一种填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料及其制造方法。
背景技术
由于聚四氟乙烯是一种具有优异的耐高低温性能和化学稳定性、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好自润滑性的氟塑料树脂，因此已在化工、石油、纺织、医疗和机械等领域获得广泛应用。但其缺点是耐磨耗性差、导热系数小、热膨胀系数大。为了克服这些缺点通常是在聚四氟乙烯材料中填充改性材料，例如填充陶瓷纤维、玻璃纤维、炭黑、青铜粉等材料或青铜石墨多种复合材料以改善其性能。但若将上述改性材料在水介质中用作润滑材料时，又存在着耐磨性差及吸水率高等缺点，因而适用范围仍然受到限制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种耐磨性好且吸水率低，因此适用范围广的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料。
本发明的另一个目的在于提供一种上述填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料的制造方法。
为了达到上述目的，本发明提供的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料是由聚四氟乙烯和作为填充剂的碳纤维以100∶10-30的重量比共混后经挤压及烧结而制成。
本发明提供的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料的制造方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将聚四氟乙烯和作为填充剂的碳纤维以100∶10-30的重量比在混料机中共混1-2分钟而制成混配料；
2)在由外模、上压模和下压模组成的普通模具内部空间中放入上述混配料，然后在26-48Mpa的压强、1-30mm/min的加压速率下保压1-10min而完成压制成型，之后卸压、出模而得到半成品毛坯；
3)将上述半成品毛坯放入烧结炉中进行烧结即可制成所述的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料。
所述的步骤3)中半成品毛坯的烧结过程是首先在1060℃/h的速率下升温，升温至300℃时保温2-8小时；然后在1040℃/h的速率下升温，升温至330℃时保温2-8小时；再在10-20℃/h的速率下升温，升温至380℃时保温2-10小时；然后在10-20℃/h的速率下降温，降温至330℃时保温2-10小时；再在10-40℃/h的速率下降温，降温至300℃时保温2-8小时；最后在50℃/h的速率下降温至250℃后自然冷却。
本发明提供的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料不仅具有聚四氟乙烯材料的优点，而且还兼具碳纤维材料所特有的耐磨性好且吸水率低等特点，因而当将其制成无油润摩擦件或密封件时，可在不影响其物理性能和机械性能的前提下最高使用温度达到200℃，因而能够在高温度、高压力、低转速启动、高转速运行的特殊条件下使用，所以产品的使用寿命长、适用范围广。
附图说明
图1为采用本发明提供的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料制造方法时所使用的模具将混配料压制成半成品毛坯过程示意图。
图2为本发明提供的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料制造方法中烧结过程中时间-温度控制图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料及其制造方法进行详细说明。
实施例1：
如图1、图2所示，本实施例提供的填充有聚四氟乙烯材料的制造方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将聚四氟乙烯和作为填充材料的碳纤维以100∶15的重量比在混料机中共混2分钟而制成混配料；
2)在由外模1、上压模2和下压模4组成的普通模具内部空间中放入上述混配料3，然后在35Mpa的压强、8mm/min的加压速率下保压4min而完成压制成型，之后卸压、出模而得到半成品毛坯；
3)将上述半成品毛坯放入烧结炉中，如图2所示，首先在50℃/h的速率下升温，升温至300℃时保温2小时；然后在30℃/h的速率下升温，升温至330℃时保温4小时；再在20℃/h的速率下升温，升温至375℃时保温4小时；然后在20℃/h的速率下降温，降温至330℃时保温3小时；再在30℃/h的速率下降温，降温至300℃时保温2小时；最后在50℃/h的速率下降温至250℃后自然冷却，即可制成所述的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料。
实施例2：
本实施例提供的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料的制造方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将聚四氟乙烯和作为填充剂的碳纤维以100∶25的重量比在混料机中共混3分钟而制成混配料；
2)在由外模1、上压模2和下压模4组成的普通模具内部空间中放入上述混配料3，然后以38Mpa的挤压力、5mm/min的加压速率下保压5min而完成压制成型，之后卸压、出模而得到半成品毛坯；
3)将上述半成品毛坯放入烧结炉中，首先在40℃/h的速率下升温，升温至300℃时保温2.5小时；然后在25℃/h的速率下升温，升温至330℃时保温4.5小时；再在15℃/h的速率下升温，升温至380℃时保温4.5小时；然后在15℃/h的速率下降温，降温至330℃时保温4.5小时；再在25℃/h的速率下降温，降温至300℃时保温2.5小时；最后在50℃/h的速率下降温至250℃后自然冷却，即可制成所述的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料。
所述的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料物理性能如下：
颜色： 灰色
比重：                              1.9-2.1
拉伸强度(Mpa)：                     26-37
伸长率：(％)：                      310-205
硬度：邵氏硬度(D)                   60-70
线膨胀系数：                       (10-5/℃)：7.3-26
磨耗系数：(cm3.sec/kg.mh×10-6℃)   5-20

Claims (3)

1.一种填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料，其特征在于：所述的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料是由聚四氟乙烯和作为填充剂的碳纤维以100∶10-30的重量比共混后经挤压及烧结而制成。
2.一种如权利要求1所述的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料的制造方法，其特征在于：所述的制造方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将聚四氟乙烯和作为填充剂的碳纤维以100∶10-30的重量比在混料机中共混1-2分钟而制成混配料；
2)在由外模(1)、上压模(2)和下压模(4)组成的普通模具内部空间中放入上述混配料(3)，然后在26-48Mpa的压强、1-30mm/min的加压速率下保压1-30min而完成压制成型，之后卸压、出模而得到半成品毛坯；
3)将上述半成品毛坯放入烧结炉中进行烧结即可制成所述的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料。
3.根据权利要求2所述的填充有碳纤维的聚四氟乙烯材料的制造方法，其特征在于：所述的步骤3)中半成品毛坯的烧结过程是首先在10-60℃/h的速率下升温，升温至300℃时保温2-8小时；然后在1040℃/h的速率下升温，升温至330℃时保温2-8小时；再在10-20℃/h的速率下升温，升温至380℃时保温2-10小时；然后在10-20℃/h的速率下降温，降温至330℃时保温2-10小时；再在1040℃/h的速率下降温，降温至300℃时保温2-8小时；最后在50℃/h的速率下降温至250℃后自然冷却。
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