CN109485981A - 一种钢衬塑氟塑料材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种钢衬塑氟塑料材料及其制备方法。一种钢衬塑氟塑料材料，其特征在于，由以下成分以重量份制备而成：乙烯‑四氟乙烯共聚物100份、热稳定剂0.5‑3份、交联剂1‑3份、改性石墨烯0.5‑1份、填料10‑20份、抗冲击改性剂1‑5份、分散剂1‑5份。本发明制备的氟塑料材料加工流动性好、不易分解、粘接性好、性能稳定；本发明所使用的原料易得、制备条件温和、工艺简单、成本低。

Description

一种钢衬塑氟塑料材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种钢衬塑氟塑料材料及其制备方法。
背景技术
钢塑复合管是一种新兴的复合管管材，产品以无缝钢管、焊接钢管为基管，内壁涂装高附着力、防腐、食品级卫生型的聚乙烯粉末涂或环氧树脂涂料。采用前处理、预热、内涂装、流平、后处理工艺制成内涂塑复合钢管，钢塑复合管一般用螺纹连接。钢塑复合管有很多分类，可根据管材的结构分类为：钢带增强钢塑复合管，无缝钢管增强钢塑复合管，孔网钢带钢塑复合管以及钢丝网骨架钢塑复合管。
乙烯-四氟乙烯共聚物又称氟塑料-40，简称：EFTE或F-40，是四氟乙烯或乙烯共聚而成，是一种耐高温氟塑料，使用温度单位为-60-180℃。乙烯-四氟乙烯共聚物(F40)，其小的四氟乙烯含量在四分之三以上(按重量比)，因此它保持聚四氟乙烯良好的耐化学腐蚀性能，同时也具有良好的耐热、耐磨、耐辐射及耐冲击和电绝缘性能。它的抗拉强度能达到50MPa，是聚四氟乙烯树脂的两倍。
ETFE旋转加工产品有良好的的市场前景，在化工防腐领域，一般碳钢和不锈钢设备、管道件、泵和阀门难以抵御各种强度腐蚀介质的侵蚀。虽然聚四氟乙烯(PTFE)有较好的耐化学腐蚀性能，几乎任何强酸、强碱、强氧化剂和溶剂在高温下对它都不起作用。但PTFE的不足之处在于它的加工成型比较困难，加上和金属设备本身无法很好地结合，使PTFE的机械强度低，线膨胀系数大等物理性能不足突现出来，使优良的化学性能无法发挥其作用。ETFE运用旋转衬里工艺的钢衬构件，能和钢材产生很好的附着力，使得加工真正能承受负面的氟塑料紧衬设备成为可能。但是，聚四氟乙烯-乙烯共聚物的流动性差，极易分解，分解时产生腐蚀气体。聚四氟乙烯-乙烯共聚物的粘接性极差，实用范围受到限制较大。同时，生产过程中制造成本较大，生产出来的产品的性能不稳定。
发明内容
基于上述背景和问题，本发明的目的在于提供一种加工流动性好、不易分解、粘接性好、成本低、性能稳定的钢衬塑氟塑料材料及其制备方法。
为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种钢衬塑氟塑料材料，由以下成分以重量份制备而成：
乙烯-四氟乙烯共聚物100份
热稳定剂0.5-3份
交联剂1-3份
改性石墨烯0.5-1份
填料10-20份
抗冲击改性剂1-5份
分散剂1-5份。
具体地，上述的热稳定剂为钙锌复合稳定剂、有机锡稳定剂、稀土类稳定剂中的一种或几种。
具体地，上述的交联剂为2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷。
具体地，上述的改性石墨烯按如下方法制备：(1)先将1-3份二硫化钼分散在质量分数为60-70％的次氯酸钠溶液中，再加入3-8份石墨烯高速搅拌8-12h，抽滤，滤饼放入无水乙醇中超声20-30min，在60-80℃真空干燥3-5h，得到氧化改性的石墨烯；(2)将5-10份硅烷偶联剂KH 550和1-3份氧化改性的石墨烯分散在氨水中，在温度为50-70℃条件下超声3-5h，静置1-2h，过滤，在60-80℃真空干燥24h，即得到改性石墨烯。
具体地，上述的填料为纳米二氧化硅微球，粒径为200-800nm。
具体地，上述的抗冲击改性剂为氯化聚乙烯、高抗冲聚苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物中的一种或几种。
具体地，上述的分散剂为聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或几种。
进一步，所述的一种钢衬塑氟塑料材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按照重量份配方，将乙烯-四氟乙烯共聚物、热稳定剂、交联剂、改性石墨烯、填料、抗冲击改性剂、分散剂置于高速分散机中，保持转速800-2000r/min，高速分散20-30min；
(2)将混合均匀后的物料投放进锥形双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的挤出温度为220-280℃，机头250-280℃，双螺杆挤出机转速为150-200r/min；
(3)将步骤(2)得到的粒料冷却后用球磨机粉碎，转速为300-400r/min，球磨时间3-5h；
(4)将步骤(3)得到的物料加入到真空干燥箱中，在70-90℃条件下，干燥4-6h后得到钢衬塑氟塑料材料。
本发明的有益效果：
(1)本发明的一种钢衬塑氟塑料材料，通过热稳定剂与交联剂协同增强，提高材料耐热性能。
(2)本发明的一种钢衬塑氟塑料材料，将石墨预氧化处理，使石墨烯表面产生含氧活性基团，含氧基团可显著提高石墨烯于硅烷偶联剂的作用能力，使界面形成化学键，不但利于石墨烯在树脂材料的分散性，赋予材料诸多石墨烯优异的性能，而且大大改善了界面粘结强度，有利于增强材料之前的界面结合强度。
(3)本发明的一种钢衬塑氟塑料材料，选用纳米二氧化硅微球作为填料，与分散剂具有协同作用，大大提高聚四氟乙烯-乙烯共聚物的流动性，便于加工。
(4)本发明的一种钢衬塑氟塑料材料，加工流动性好、不易分解、粘接性好、成本低、性能稳定；制备方法简单，便于操作，效率高。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种钢衬塑氟塑料材料，由以下成分以重量份制备而成：
乙烯-四氟乙烯共聚物100份
钙锌复合稳定剂1.5份
2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷1份
改性石墨烯0.5份
粒径为400nm的二氧化硅微球15份
氯化聚乙烯3份
硬脂酸锌5份。
其中，改性石墨烯按如下方法制备：(1)先将1-3份二硫化钼分散在质量分数为60-70％的次氯酸钠溶液中，再加入3-8份石墨烯高速搅拌8-12h，抽滤，滤饼放入无水乙醇中超声20-30min，在60-80℃真空干燥3-5h，得到氧化改性的石墨烯；(2)将5-10份硅烷偶联剂KH550和1-3份氧化改性的石墨烯分散在氨水中，在温度为50-70℃条件下超声3-5h，静置1-2h，过滤，在60-80℃真空干燥24h，即得到改性石墨烯。
所用乙烯-四氟乙烯共聚物选自日本旭硝子，型号：C-88AP；热稳定剂钙锌复合稳定剂选自郑州冠达化工产品有限公司，型号4500；有机锡稳定剂选自郑州中润化工产品有限公司，型号181、稀土类稳定剂选自江阴市合力塑料助剂厂，型号103；交联剂2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷选自茂名市中准实业有限公司；石墨烯选自常州二维碳素科技公司；填料二氧化硅微球选自海德创业生物科技有限公司；抗冲击改性剂氯化聚乙烯选自安丰化工，型号：H135、高抗冲聚苯乙烯选自苏州市格赛塑胶有限公司，型号：HIPS-622P、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物选自日本三菱，型号：3012GH；分散剂聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯蜡均选自广东巴斯夫公司，型号分别为AC-6，AC-7、硬脂酸钙、硬脂酸锌均选自上海慧罗贸易有限公司，型号分别为CZ-11，CZ-12。
一种钢衬塑氟塑料材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按照重量份配方，将乙烯-四氟乙烯共聚物、热稳定剂、交联剂、改性石墨烯、填料、抗冲击改性剂、分散剂置于高速分散机中，保持转速800-2000r/min，高速分散20-30min；
(2)将混合均匀后的物料投放进锥形双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的挤出温度为220-280℃，机头250-280℃，双螺杆挤出机转速为150-200r/min；
(3)将步骤(2)得到的粒料冷却后用球磨机粉碎，转速为300-400r/min，球磨时间3-5h；
(4)将步骤(3)得到的物料加入到真空干燥箱中，在70-90℃条件下，干燥4-6h后得到钢衬塑氟塑料材料。
实施例2-5和对比例1-3与实施例1基本相同，不同之处如表1所示：
表1
性能评价方式及实行标准：
将上述造粒好的粒子拿一部分出来在80-90℃的鼓风烘箱中干燥2-3h，然后在注塑成型机上注塑成型制样。
实施例1-5与对比例1-3各项性能测试结果如表2
表2
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种钢衬塑氟塑料材料，其特征在于，由以下成分以重量份制备而成：
乙烯-四氟乙烯共聚物 100份
热稳定剂0.5-3份
交联剂1-3份
改性石墨烯0.5-1份
填料10-20份
抗冲击改性剂 1-5份
分散剂1-5份。
2.如权利要求1所述的一种钢衬塑氟塑料材料，其特征在于，所述的热稳定剂为钙锌复合稳定剂、有机锡稳定剂、稀土类稳定剂中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种钢衬塑氟塑料材料，其特征在于，所述的交联剂为2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷。
4.如权利要求1所述的一种钢衬塑氟塑料材料，其特征在于，所述的改性石墨烯按如下方法制备：（1）先将1-3份二硫化钼分散在质量分数为60-70%的次氯酸钠溶液中，再加入3-8份石墨烯高速搅拌8-12h，抽滤，滤饼放入无水乙醇中超声20-30min，在60-80℃真空干燥3-5 h，得到氧化改性的石墨烯；（2）将5-10份硅烷偶联剂KH 550和1-3份氧化改性的石墨烯分散在氨水中，在温度为50-70℃条件下超声3-5h，静置1-2h，过滤，在60-80℃真空干燥24 h，即得到改性石墨烯。
5.如权利要求1所述的一种钢衬塑氟塑料材料，其特征在于，所述的填料为纳米二氧化硅微球，粒径为200-800 nm。
6.如权利要求1所述的一种钢衬塑氟塑料材料，其特征在于，所述的抗冲击改性剂为氯化聚乙烯、高抗冲聚苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的一种钢衬塑氟塑料材料，其特征在于，所述的分散剂为聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或几种。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的钢衬塑氟塑料材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按照重量份配方，将乙烯-四氟乙烯共聚物、热稳定剂、交联剂、改性石墨烯、填料、抗冲击改性剂、分散剂置于高速分散机中，保持转速 800-2000 r/min，高速分散20-30min；
（2）将混合均匀后的物料投放进锥形双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的挤出温度为220-280℃，机头250-280℃，双螺杆挤出机转速为150-200 r/min；
（3）将步骤（2）得到的粒料冷却后用球磨机粉碎，转速为300-400 r/min，球磨时间3-5h；
（4）将步骤（3）得到的物料加入到真空干燥箱中，在70-90℃条件下，干燥4-6 h后得到钢衬塑氟塑料材料。
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