CN102199330B - 一种改性聚四氟乙烯复合材料的制备方法及其制品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改性聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)物料预处理：将聚四氟乙烯在25℃下保温，然后粉碎；将聚苯酯和石墨分别高温烧结干燥，冷却至常温；(2)称量物料；(3)物料高速搅拌混合；(4)筛分得混合料；(5)模压成型，得胚料；(6)高温烧结：将胚料放到烧结炉中327-380℃保温2-7h，缓慢降温，得半成品；(7)加工，出产品，其工艺简单，条件易于控制，易于规模化生产。本发明还提供了一种改性聚四氟乙烯复合材料，其磨损量低，热膨胀系数降低，硬度高，耐负荷变形高，导热系数高，抗冲击、拉伸性能好，不损伤对磨偶件。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料改性技术领域，特别地涉及到一种PTFE改性材料的制备方法及PTFE改性材料。
背景技术
随着现代科学技术的发展，为解决高负荷、高真空、高低温和强腐蚀等特殊工况下机械的润滑问题，固体润滑材料已从单一的微粉、粘结膜或单元的整体材料发展成为由多种材料组成的复合材料。聚四氟乙烯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，被人们喻为“塑料王”；但也存在许多不足之处：线膨胀因数较大、尺寸稳定性差、耐磨损性差、导热性差、硬度低及在较大的负荷下表现出的“冷流”现象等缺点，因而限制了它的应用。为了提高它的性能，通常采用以下两种途径来弥补和改进：
(1)采用无机填料填充：在PTFE树脂内填充不同组份的无机填料如陶瓷粉、玻纤粉、石墨、二硫化钼、石英及金属粉末等使PTFE制品内部形成网状结构，从而提高他的机械力学性能；(2)采用高分子聚合物改性：在PTFE树脂中掺入其他高聚物如聚苯酯、聚酰亚胺、聚苯、聚苯硫醚等。本发明同时采用无机填料和高分子聚合物填充PTFE以提高PTFE的综合性能。
发明内容
本发明采用聚苯酯、二硫化钼、石墨、碳纤维等多组分填充改性聚四氟乙烯。PTFE与填充料共混相熔使得共混物兼备了聚苯酯的热稳定性、热容量、硬度、电绝缘性、耐磨损性，尤其是抗辐射性好等优良性能，而解决目前PTFE材料线膨胀因数较大、尺寸稳定性差、耐磨损性差、导热性差、硬度低及在较大的负荷下表现出的“冷流”等技术缺陷，尤其是应用高温高摩擦设备如航空设备中的技术难点。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种改性聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)物料预处理：将聚四氟乙烯在25℃下保温，然后粉碎；将聚苯酯和石墨分别高温烧结干燥，冷却至常温；
(2)称量物料：称量聚四氟乙烯、聚苯酯、二硫化钼、石墨、碳纤维；
(3)物料混合：将步骤(2)称量的物料加入高速混合机，搅拌1-10min；
(4)筛分：将步骤(3)混好的料过网筛，得混合料；
(5)模压成型：将过筛后的步骤(4)所述的混合料加入模具腔内，升温预热，加压，保压，冷却，脱模，得胚料；
(6)高温烧结：将步骤(5)所述的胚料放到烧结炉中327-380℃保温2-7h，缓慢降温，得半成品；
(7)加工，出产品：将步骤(6)所述的半成品加工成一定厚度和宽度的成品，出产品。
上述步骤(3)还包括：首先在高速混合机内投入经过处理聚苯酯、二硫化钼、石墨和部分碳纤维，在15-18℃下混合，再投入经处理的聚四氟乙烯和剩余的碳纤维，继续混合。
上述步骤(5)还包括：将混合料均匀加入模具腔内，用液压机抽取空气，升温到24-28℃，预热10-20min，加压20-60MPa，保压15-30min。
上述步骤(6)还包括：降温速度控制为350℃以上20-50℃/h，350℃以下50-60℃/h。
采用上述的方法制备得的改性聚四氟乙烯复合材料，包括以下原料组分重量份：
聚四氟乙烯 50-90
聚苯酯 2-30
二硫化钼 0-8
石墨 0-8
碳纤维 0-25
上述的聚四氟乙烯、聚苯酯、二硫化钼、石墨、碳纤维均为颗粒200-300目的的粉末。
上述的二硫化钼、石墨、碳纤维重量比为：1-5∶1。
发明的有益效果
本发明的改性聚四氟乙烯复合材料，通过聚四氟乙烯与多种填充料的协同效应，不仅保持了PTFE和各种填充剂的优点，而且克服了PTFE不耐磨和冷流的缺点，降低了膨胀系数，提高了导热性，从而提高了整体性能，为将PTFE用作无油润滑活塞环、导向环、轴承材料、航空设备等开辟了广阔的前景。
下面结合实施例，对本发明进一步说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种改性聚氯乙烯塑料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)物料预处理：将聚四氟乙烯在25℃下保温，然后粉碎；将聚苯酯和石墨分别高温烧结干燥，冷却至常温；
(2)按照以下比例称量物料：
聚四氟乙烯 70
聚苯酯 15
二硫化钼 2
石墨 1
碳纤维 12
(3)物料混合：首先在高速混合机内投入经过处理聚苯酯、二硫化钼、石墨和部分碳纤维，在15-18℃下混合1-2，再投入经处理的聚四氟乙烯和剩余的碳纤维，继续搅拌混合8-9min；
(4)筛分：将步骤(3)混好的料过网筛出颗粒200-300目的的粉末，得混合料；
(5)模压成型：将混合料均匀加入模具腔内，用液压机抽取空气，升温到24-28℃，预热10-20min，加压20-60MPa，保压15-30min，冷却，脱模，得胚料；
(6)高温烧结：将步骤(5)所述的胚料放到烧结炉中327-380℃保温2-7h，缓慢降温，降温速度控制为350℃以上20-50℃/h，350℃以下50-60℃/h，得半成品；
(7)加工，出产品：将步骤(6)所述的半成品加工成一定厚度和宽度的成品，出产品。
实施例2、实施3提供了改性聚四氟乙烯复合材料，其制备工艺步骤与实施例1基本相同，其区别在于原料组分配比，见表1：
表1各实施例的原料配比
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 聚四氟乙烯 | 70 | 50 | 90 |
| 聚苯酯 | 15 | 30 | 2 |
| 二硫化钼 | 2 | 5 | 2 |
| 石墨 | 1 | 1 | 1 |
| 碳纤维 | 12 | 14 | 5 |
本发明上述实施例制得的改性聚四氟乙烯复合材料，低磨损量和热膨胀系数，高硬度高，高导热系数，良好的抗冲击性能和拉伸性能，不损伤对磨偶件，经过检测，其性能如下表2：
表2性能测试表
| 项目名称 | 单位 | 性能特征值 |
| 拉伸强度 | MPa | 13-17 |
| 断裂伸长率 | ％ | 200-320 |
| 压缩强度 | MPa | 30-40 |
| 摩擦系数 | 0.12-0.15 | |
| 磨耗 | mg | 34-68 |
| 冲击强度 | Kj/m2 | 32-45 |
| 邵氏D硬度 | 62-64 |
本发明并不限于上述实施方式，凡是能实现本发明目的的所有等同的实施方式，均在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种改性聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
(1)物料预处理：将聚四氟乙烯在25℃下保温，然后粉碎；将聚苯酯和石墨分别高温烧结干燥，冷却至常温；
(2)称量物料：称量聚四氟乙烯、聚苯酯、二硫化钼、石墨、碳纤维；
(3)物料混合：首先将步骤(2)称量的经过处理的聚苯酯、二硫化钼、石墨和部分碳纤维投入高速混合机中，在15-18℃下混合，再投入经处理的聚四氟乙烯和剩余的碳纤维，继续混合，搅拌1-10min；
(4)筛分：将步骤(3)混好的料过网筛，得混合料；
(5)模压成型：将过筛后的步骤(4)所述的混合料加入模具腔内，用液压机抽取空气，升温预热到24-28℃，升温预热10-20min，加压20-60MPa，保压15-30min，冷却，脱模，得胚料；
(6)高温烧结：将步骤(5)所述的胚料放到烧结炉中327-380℃保温2-7h，缓慢降温，降温速度控制为350℃以上20-50℃/h,350℃以下50-60℃/h，得半成品；
(7)加工，出产品：将步骤(6)所述的半成品加工成一定厚度和宽度的成品，出产品。
2.一种根据权利要求1所述的方法制备的改性聚四氟乙烯复合材料，其特征在于，包括以下原料组分重量份：
所述的聚四氟乙烯、聚苯酯、二硫化钼、石墨、碳纤维均为颗粒200-300目的粉末；所述的二硫化钼、石墨、碳纤维重量比为2-5：1:5-14。
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