CN103102625A

CN103102625A - 氟塑料及氟塑料套管

Info

Publication number: CN103102625A
Application number: CN2012105816888A
Authority: CN
Inventors: 聂云; 宋冠军; 许兰杭
Original assignee: CYG Electronics Shanghai Co Ltd; Shenzhen Changyuan Electronic Material Co Ltd
Current assignee: CYG Electronics Shanghai Co Ltd; Shenzhen Changyuan Electronic Material Co Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-05-15

Abstract

本发明揭示了一种氟塑料及氟塑料套管，其中该所述氟塑料由下列物质按所附重量份制备而成：聚四氟乙烯分散树脂100份；聚酰胺-酰亚胺树脂3-15份；助剂油20-25份。该氟塑料及氟塑料套管，其最大量保持着氟塑料的低摩擦系数和自润滑特性，又克服了氟塑料自身的容易蠕变和不耐磨损的缺陷，兼备了自润滑性和耐磨性的最佳平衡特性。

Description

氟塑料及氟塑料套管

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，且特别涉及一种氟塑料及氟塑料套管。

背景技术

氟塑料，具有优异的材料特性，如耐高、低温，耐腐蚀，电绝缘性好，非粘合性等等，最早被应用于航空、航天等高科技的军事领域。随着其用途的越来越广泛，在汽车的各个部分也大量使用。由于氟塑料具有优越耐特殊环境工况性能和低摩擦性、自润滑性能，目前一种聚四氟乙烯（PTFE）套管已经用于汽车换档系统的拉索内衬管，使换档更加灵活舒适，逐渐取代了传统的高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、聚甲醛（POM）、聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）等材料的内衬管。但由于聚四氟乙烯（PTFE）本身存在有应力的作用下，其会产生分子链段自蠕变的致命弱点，即耐磨损性能低，在使用中与拉索不断摩擦，使氟塑料套管内表面磨擦损伤并脱层，汽车运行一定时间后，降低了其换档灵活舒适的功能，降低了使用寿命。

现有的技术手段是填充无机材料粉体材料、玻璃纤维或无机材料与有机材料配合填充来改善聚四氟乙烯（PTFE）抗蠕变性，提其高耐磨性能，如中国专利号为201010103651.5《聚四氟乙烯复合材料及其产品制备方法》使用的就是这种技术路线，这种技术手段但往往只单方面提高材料的耐磨性能，一般不考虑最大限度的保留聚四氟乙烯（PTFE）自身具有的低摩擦性、自润滑性能，还有就是由于添加材料的问题，不适合做PTFE薄壁管材的糊状推挤应用，一般只能用于柱状或块状材料的成型，作为耐磨块或密封件使用。

还有的改性技术是应用在PTFE树脂乳液、涂料或喷涂干粉中添加无机粉体或有机材料作为耐磨改性或粘接剂使用，可能会有应用到聚酰胺-酰亚胺模塑树脂（PAI），这与PTFE分散树脂糊状推挤成型应用不同范畴的。

而专利号为02818667.2《改进的聚酰胺-酰亚胺模塑树脂及其制备方法》其核心是以聚酰胺-酰亚胺模塑树脂（PAI）为主体，57~90%的聚酰胺-酰亚胺模塑树脂（PAI）通过添加少量的氟聚合物和碳纤维来改性，提高其润滑性能和耐磨性能，属于可热熔挤出的热塑性材料，其性能最大量的保持了聚酰胺-酰亚胺模塑树脂（PAI）材料本身加工性能和物理性能，这与PTFE分散树脂糊状推挤成型应用不同范畴的。

专利号为CN200810042889.4《耐磨损氟塑料套管》的专利，目前其技术已经在汽车换档系统中内衬管得到推广，但由于其中的添加的耐磨损改性剂聚甲醛（POM）、）（聚酰亚胺）PI、（聚苯硫醚）PPS等材料耐温、耐磨损性及其与PTFE材料的复合性均不够理想，其需要在汽车换档系统装配时必须配合润滑剂（硅酯膏）使用。随着汽车换档系统的拉索内衬管的发展，现有的耐磨损氟塑料套管技术存在一些缺陷也随之表现出来，一般的耐磨损氟塑料套管，在特殊的工状环境中会出现汽车换档系统中润滑剂（硅酯膏）损失时或本身就不添加和缺少润滑剂（硅酯膏）的工状环境下，其汽车换档系统的灵活舒适性和寿命也随之下降。开发一种新的复合材料技术来解决上述问题已经势在必行。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在解决现有技术中，氟塑料及氟塑料套管在汽车换档系统使用存在的以上技术问题。

本发明提供一种氟塑料，由下列物质按所附重量份制备而成：聚四氟乙烯分散树脂100份；聚酰胺-酰亚胺树脂3-15份；助剂油20-25份。

进一步的，所述乙烯分散树脂粒径为400~650μm，表观密度400~500g/l，挤压力RR1600=30~50MP。

进一步的，所述乙烯分散树脂粒径为400μm，表观密度500g/l，挤压力RR1600=30MP。

进一步的，所述聚酰胺-酰亚胺树脂粒径≤150μm。

进一步的，所述聚酰胺-酰亚胺树脂粒径≤50μm。

进一步的，所述助剂油为C7~12异构烷烃碳氢化合物。

进一步的，所述助剂油挥发温度范围为115~176℃；

进一步的，所述助剂油挥发温度范围为115~139℃。

本发明还提供一种氟塑料套管，其上述的任一氟塑料制成，以聚四氟乙烯为本体，聚酰胺-酰亚胺树脂为分散相的特定三维互穿网络复合结构的氟塑料套管。

综上所述，本发明提供的配方生产的氟塑料及氟塑料套管，其最大量保持着氟塑料的低摩擦系数和自润滑特性，又克服了氟塑料自身的容易蠕变和不耐磨损的缺陷，兼备了自润滑性和耐磨性的最佳平衡特性。在特殊的工状环境中，比如汽车换档系统中润滑剂（硅酯膏）损失时或本身就不添加和缺少润滑剂（硅酯膏）的工状环境下，其能够长期保证汽车换档系统的灵活舒适性和长期抗蠕变疲劳性，提高使用寿命。

附图说明

图1所示为本发明一实施例提供的氟塑料套管的制造方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明一实施例提供的氟塑料，由下列物质按所附重量份制备而成：聚四氟乙烯分散树脂（PTFE分散树脂）100份；聚酰胺-酰亚胺树脂（PAI树脂）3-15份；助剂油20-25份。

在本发明实施例中，所述乙烯分散树脂粒径为400~650μm，表观密度400~500g/l，挤压力RR1600=30~50MP。

优选的，所述乙烯分散树脂粒径为400μm，表观密度500g/l，挤压力RR1600=30MP。

在本发明实施例中，所述聚酰胺-酰亚胺树脂粒径≤150μm。

优选的，所述聚酰胺-酰亚胺树脂粒径≤50μm。

在本发明实施例中，所述助剂油为C7~12异构烷烃碳氢化合物。

在本发明实施例中，所述助剂油挥发温度范围为115~176℃；

优选的，所述助剂油挥发温度范围为115~139℃。

利用本发明实施例提供的上述物料选择和配比，就能通过烧结成型过程，把PAI树脂熔融穿插入PTFE本体材料中，形成不规则的三维互穿网络结构。该氟塑料材料兼备了自润滑性和耐磨性的最佳平衡特性。

为了更好的阐述本发明，请参见图1，请所示为本发明一实施例提供的氟塑料套管的制造方法流程图。

该制造方法包括以下步骤：

S110以重量计将100份的聚四氟乙烯分散树脂、3-15份的聚酰胺-酰亚胺树脂及20-25份的助剂油进行混合；

S120将上述混合后的物料进行陈化处理；

S130将陈化好的物料取出，进行预制成型；

S140对预制成型好的物料进行推挤成型；

S150将推挤成型后的管材进行挥发处理，去除助剂油，将管材烧结成型。

具体详述如下：

一.物料准备及预处理

1.聚四氟乙烯分散树脂（PTFE分散树脂），所述的氟塑料选用聚四氟乙烯分散树脂（PTFE分散树脂）粒径为400~650μm,表观密度400~500g/l，挤压力RR1600=30~50MP（ASTM D4895）；PTFE分散树脂进一步优选为粒径为=400μm,表观密度500g/l，挤压力RR1600=30MP（ASTM D4895）。该树脂必须存放在密闭容器中，放置于0~5℃冰箱冷冻24小时后，在≤15℃环境中过筛除去团聚物，筛网大小为8~10目，筛好的树脂存放在≤15℃环境中，待用。

2.聚酰胺-酰亚胺树脂（PAI树脂），所述的聚酰胺-酰亚胺树脂（PAI树脂）最大粒径≤150μm；PAI树脂最大粒径进一步优选为≤50μm。在120~160℃烘箱中干燥12小时后，放入干燥器中，存放在≤15℃环境中，待用。

3.助剂油，所述助剂油为C7~C12异构烷烃碳氢化合物，挥发温度范围为115℃~176℃；助剂油进一步优选为C7~C9异构烷烃碳氢化合物，挥发温度为115~139℃。上述助剂油存放在≤15℃环境中，待用。

二.配料及混合

在本发明一实施例中选用配方1：将上述处理好的聚四氟乙烯分散树脂（PTFE分散树脂）称取5Kg，上述2中处理好的聚酰胺-酰亚胺树脂（PAI树脂）称取250g，依次放入混料瓶中，盖好盖子保证密封，把装有上述物料的混料瓶放置在专用混料机上混合约15~20分钟后，打开盖子，将上述3中的助剂油称取1.15Kg，均匀的倒入装有物料混料瓶中，再次盖好盖子保证密封，再将上述装有物料的混料瓶放在混料机上混合约15~20分钟，以上作业都必须在≤15℃环境中进行。

在本发明另一实施例中选用配方2：将上述处理好的聚四氟乙烯分散树脂（PTFE分散树脂）称取5Kg，上述2中处理好的聚酰胺-酰亚胺树脂（PAI树脂）称取150g，依次放入混料瓶中，盖好盖子保证密封，把装有上述物料的混料瓶放置在专用混料机上混合约15~20分钟后，打开盖子，将上述3中的助剂油称取1Kg，均匀的倒入装有物料混料瓶中，再次盖好盖子保证密封，再将上述装有物料的混料瓶放在混料机上混合约15~20分钟，以上作业都必须在≤15℃环境中进行。

在本发明另一实施例中选用配方3：将上述处理好的聚四氟乙烯分散树脂（PTFE分散树脂）称取5Kg，上述2中处理好的聚酰胺-酰亚胺树脂（PAI树脂）称取750g，依次放入混料瓶中，盖好盖子保证密封，把装有上述物料的混料瓶放置在专用混料机上混合约15~20分钟后，打开盖子，将上述3中的助剂油称取1.25Kg，均匀的倒入装有物料混料瓶中，再次盖好盖子保证密封，再将上述装有物料的混料瓶放在混料机上混合约15~20分钟，以上作业都必须在≤15℃环境中进行。

三.陈化处理

上述混合好的物料连瓶子一起转移至30℃的环境中，进行陈化处理12小时以上，保证助剂油充分均匀的溶胀于PTFE树脂中。

四.预成型

将陈化好的物料取出，放至室温30分钟后，在专用的预制成型设备上进行预制成型，预压成型时需要调整一个合适的压力和保压时间，来保证料坯的密实均匀性。

五.挤出烧结成型

在本发明实施例中，挤出烧结成型可采用水平方式或垂直方式。将预制成型好的料坯装入专用的PTFE分散树脂糊状推挤机中，选择合适的管材挤出模具，进行管材的推挤成型，推挤成型后的管材通过挥发箱挥发掉助剂油，随后进入高温烧结炉进行最终的烧结成型，而得到本发明实施例所述的耐磨损氟塑料套管。

具体原理如下：

本发明实施例的关键核心技术应用原理，当按照上述制造方法将推挤成型的管材通过挥发箱大部分助剂油会挥发掉，在糊状推挤成型后生料管材上留下一定数量的孔隙，随着生料管材进一步进入设定好具有温度梯度的高温烧结炉后，生料管材中的助剂油的逐步完全挥发掉，生料管材上留下最大数量的孔隙，同时管材在生产线的运动过程随着烧结炉温度的增加，当到达约327℃时（PTFE材料的公知晶区熔点），PTFE本体也会熔融凝结在一起，如果只是纯的PTFE树脂这时就会得到孔隙率含量最多的管子，这些孔隙肉眼不能看出，也不可避免的，也是PTFE材料性能缺陷的原因之一（PTFE糊状推挤烧结成型技术已公知缺陷）。但是，本专利的发明就是在这个复合材料里预先添加了聚酰胺-酰亚胺树脂（PAI树脂），在327℃前后时的温度（也就是PTFE本体熔融凝结一起的过程中）本发明实施例提供的氟塑料中添加的PAI树脂就会熔融流动填充满因助剂油挥发而留下的孔隙（这是无机粉体填充改性所不能实现的），利用本发明实施例提供的上述的物料选择和配比，就能通过烧结成型过程，把PAI树脂熔融穿插入PTFE本体材料中，形成不规则的三维互穿网络结构。该复合材料兼备了自润滑性和耐磨性的最佳平衡特性。

综上所述，本发明实施例提供的配方及制造方法生产的氟塑料及氟塑料套管，其最大量保持着氟塑料的低摩擦系数和自润滑特性，又克服了氟塑料自身的容易蠕变和不耐磨损的缺陷，兼备了自润滑性和耐磨性的最佳平衡特性。在特殊的工状环境中，比如汽车换档系统中润滑剂（硅酯膏）损失时或本身就不添加和缺少润滑剂（硅酯膏）的工状环境下，其能够长期保证汽车换档系统的灵活舒适性和长期抗蠕变疲劳性，提高使用寿命。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种氟塑料，其特征在于，其由下列物质按所附重量份制备而成：聚四氟乙烯分散树脂100份；聚酰胺-酰亚胺树脂3-15份；助剂油20-25份。

2.根据权利要求1所述的氟塑料，其特征在于，所述乙烯分散树脂粒径为400~650μm，表观密度400~500g/l，挤压力RR1600=30~50MP。

3.根据权利要求2所述的氟塑料，其特征在于，所述乙烯分散树脂粒径为400μm，表观密度500g/l，挤压力RR1600=30MP。

4.根据权利要求1所述的氟塑料，其特征在于，所述聚酰胺-酰亚胺树脂粒径≤150μm。

5.根据权利要求4所述的氟塑料，其特征在于，所述聚酰胺-酰亚胺树脂粒径≤50μm。

6.根据权利要求1所述的氟塑料，其特征在于，所述助剂油为C7~12异构烷烃碳氢化合物。

7.根据权利要求1所述的氟塑料，其特征在于，所述助剂油挥发温度范围为115~176℃。

8.根据权利要求7所述的氟塑料，其特征在于，所述助剂油挥发温度范围为115~139℃。

9.一种氟塑料套管，其特征在于，其由如权利要求1至8所述的任一氟塑料制成，以聚四氟乙烯为本体，聚酰胺-酰亚胺树脂为分散相的特定三维互穿网络复合结构的氟塑料套管。