CN109593306B - 一种用于玻璃纤维涂覆集束装置ptfe材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于玻璃纤维涂覆集束装置的PTFE材料，包括以下质量份的成分：聚四氟乙烯(PTFE)70份～100份，改性聚四氟乙烯0份～30份，耐磨填料1份～60份，耐高温树脂1份～60份。本发明PTFE材料具有耐磨损、耐高温、摩擦系数低、亲水亲油，耐腐蚀等优点。相比较原先石墨质涂油辊和集束轮，可以降低产品磨损，提高产品使用寿命，减少产品对玻璃纤维的污染，降低玻璃纤维生产过程中产生的毛羽量，提高玻璃纤维质量。不同于其他的PTFE表面亲水改性方法，使用本发明PTFE材料制备的涂油辊产品，即使在表面材料磨损的情况下，内部材料依然有很好的亲水性，保证工作过程中浸润剂的涂覆均一性。

Description

一种用于玻璃纤维涂覆集束装置PTFE材料及制备方法

技术领域

本发明属于玻璃纤维涂覆集束装置领域，具体涉及一种用于玻璃纤维涂覆集束装置的PTFE材料。

背景技术

在玻璃纤维生产过程中，高温融化的玻璃液在流出漏嘴后，需经过涂油辊装置浸润不同配方的浸润剂，并由集束轮集束最终在原丝成形设备上卷绕成适合粗细的玻璃纤维产品。玻璃纤维的质量水平很大部分取决于涂覆集束装置，这一装置包括涂油辊装置和集束轮装置。玻纤行业涂油辊工作时处于高温高湿的环境，玻璃纤维与浸润剂需要清洁无污染，且可回收再次利用，并易于溶剂清洗和车床车削，另一方面要保证一定的润滑性以防止玻璃纤维毛丝的产生，同时还必须有一定的气孔率和一定的表面自由能以保证辊子携带浸润剂油膜厚度的需求。另外，在玻璃纤维直接纱的生产集束过程中，为了减少拉丝过程中的相对摩擦力，降低玻璃纤维的毛丝量，保证产品质量的同时提高生产效率，要求集束轮具有较好的自润滑性和耐磨性。基于上述情况，目前石墨材质成为了涂油辊和集束轮的首选材料。

但是，由于石墨本身的可污染性以及不耐磨性等缺点，市场上出现了一些浸合金石墨以及氧化铝陶瓷涂油辊，这些材料表面光滑，硬度较高，可以克服磨损颗粒对玻璃纤维的污染，但是摩擦系数较大，而且被玻璃断头砸伤后不能修复，磨损面将切断玻璃纤维使产品产生毛丝，同时也不能通过车削再加工后重复使用，因此限制了在玻璃纤维行业中的使用。中国专利CN202829835U公开了一种自润滑石墨集束轮，该集束轮由两平行间隔设置的转轮组成，其中心轴连接形成一体且侧面上设有环形凹槽。该石墨集束轮具有较好的自润滑性和纤维成束的稳定性，在生产一般玻璃纤维时使用效果较好。但是在生产高性能玻璃纤维时特别是电子纱，石墨集束轮仍然存在易磨损、增大产品毛丝量、易污染玻璃纤维等问题。中国专利CN203048805U公开了一种玻璃纤维陶瓷涂油辊。该涂油辊具有较高的表面硬度，提高其耐磨性能，在不影响涂覆效率及产品质量的前提下有效解决石墨涂油辊表面所带来的污染问题。但是该氧化铝陶瓷涂油辊摩擦系数较大，且被玻璃纤维断头砸伤后不能修复，磨损面将切断玻璃纤维从而使产品产生毛丝。中国专利CN201660559U公开了一种用于浸润剂涂油器的酚醛涂油辊筒。该涂油辊由酚醛树脂制备而成，具有不易破损、使用寿命长，清洗方便，有利于提高生产效率的优点，但是酚醛涂油辊的摩擦系数过大，导致生产过程中产生过多的毛丝和断丝。

聚四氟乙烯(PTFE)具有杰出的综合性能，耐高温、耐腐蚀、自润滑、摩擦系数低，通常用于高温、高压、高腐蚀以及溶剂环境。但纯PTFE的硬度低、耐磨性较差、易蠕变，这些缺点限制了PTFE在工业领域的应用。通过添加各种填充剂对其进行改性，可以有效的克服上述缺点。中国专利CN104893190A公开了一种聚四氟乙烯材料，在该专利中聚四氟乙烯经过二硫化钼、碳纤维和对位聚苯填充改性，具有极佳的耐磨性和耐高温性。中国专利CN105462121A公开了一种PTFE与PI共混合金的制备方法，在该专利中通过将PTFE与PI共混制备的合金具有耐高温、耐磨损、摩擦系数低、自润滑性能优良等优点。因此，通过对聚四氟乙烯进行填充改性，可以获得摩擦系数低、耐高温、耐磨损、耐腐蚀的材料，弥补石墨质涂油辊和集束轮的不足，提高生产效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有石墨质涂油辊和集束轮易磨损、毛羽量多、易污染玻璃纤维等缺点，提供一种具有耐高温、耐磨损、摩擦系数低、耐腐蚀等特点的PTFE改性材料，从而满足玻璃纤维涂覆集束装置本身所需要的性能。

为了解决上述技术问题，采取以下技术方案：

一种用于玻璃纤维涂覆集束装置PTFE材料，其特征在于，包括以下质量份的成分：聚四氟乙烯(PTFE)70份～100份，改性聚四氟乙烯0份～30份，耐磨填料1份～60份，耐高温树脂1份～60份。优选聚四氟乙烯70份～90份，改性聚四氟乙烯10份～30份，耐磨填料15份～50份，耐高温树脂5份～20份。

优选的，聚四氟乙烯为PTFE悬浮细粉或者PTFE微粉，其平均颗粒粒径为2～35μm。

优选的，改性聚四氟乙烯为经过萘钠处理液浸泡处理的改性聚四氟乙烯。改性聚四氟乙烯可以有效改善纯聚四氟乙烯树脂的表面性能，使其具有一定的亲水亲油性能，提高玻璃纤维涂覆集束装置携带浸润剂的能力。此外，添加改性聚四氟乙烯可以有效提高聚四氟乙烯树脂与耐磨填料、耐高温树脂之间的相容性，提高材料强度。

优选的，耐磨填料为二氧化硅、二硫化钼、碳化硅、氮化硼、石墨、碳纤维、氧化铝一种或多种混合物。耐磨填料可以有效提高材料的摩擦性能，同时可以提高材料的强度，增加材料使用寿命和降低成本。此外，填料颗粒之间形成孔隙，可以利用毛细管作用吸附更多的浸润剂，提高玻璃纤维的浸润效果。

优选的，耐高温树脂为聚醚醚酮、对位聚苯酚、聚苯酯、芳纶、聚苯硫醚、聚酰亚胺一种或多种混合物。玻璃纤维生产环境温度高，耐高温树脂本身所具有的耐温特性可以使树脂能在高温环境下正常使用。添加耐高温树脂可以有效改善PTFE材料的表面性能，提高其亲水亲油性，改善浸润剂涂覆效果。耐高温树脂还有助于提高PTFE材料的硬度和耐磨性，提高产品使用寿命。此外，耐高温树脂与改性聚四氟乙烯有较好的相容性，同时由于其较好的熔体流动性可以更好的吸附耐磨填料，因此可以起到类似胶黏剂效果。

一种用于玻璃纤维涂覆集束装置PTFE材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将PTFE、改性聚四氟乙烯、耐磨填料、耐高温树脂在高速混合机中均匀混合得到预混料；

(2)成型工艺包含普通的压机压制成型和冷等静压得到预成型样品；

(3)将预成型样品经过350～380℃高温烧结，自然冷却后得到可用于玻璃纤维涂覆集束装置的PTFE材料。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明所公开的一种用于玻璃纤维涂覆集束装置PTFE材料，具有耐磨损、耐高温、摩擦系数低、亲水亲油，耐腐蚀等优点。相比较原先石墨质涂油辊和集束轮，可以降低产品磨损，提高产品使用寿命，减少产品对玻璃纤维的污染，降低玻璃纤维生产过程中产生的毛羽量，提高玻璃纤维质量。不同于其他的PTFE表面亲水改性方法，使用本发明PTFE材料制备的涂油辊产品，即使在表面材料磨损的情况下，内部材料依然有很好的亲水性，保证工作过程中浸润剂的涂覆均一性。

具体实施方式

通过实施例对本发明作出进一步说明。

本发明实施例使用的各组分如下：

聚四氟乙烯产品牌号为JF-4TM(生产厂家：浙江巨圣氟化学有限公司)。

改性聚四氟乙烯树脂为自制产品。

无机填料使用石墨(生产厂家：青岛莱西光大石墨有限公司)，纳米二氧化硅(生产厂家：中科院泰兴纳米材料有限公司)，二硫化钼(纯度99％以上，上海申雨工贸)。

有机高分子材料使用聚酰亚胺(生产厂家：杭州塑盟特科技有限公司)，聚醚醚酮(生产厂家：长春吉大特塑工程研究有限公司)。

实施例1

称取：聚四氟乙烯9公斤，改性聚四氟乙烯1公斤，二氧化硅1公斤，聚酰亚胺2公斤。

将PTFE、二氧化硅、聚酰亚胺放入高速混合机中混合均匀得到混合料。再将混合料加入模具中压制成型，压力为40MPa。然后烧结成毛坯，烧结温度350～380度，自然冷却后得到材料制品。

实施例2

称取：聚四氟乙烯8公斤，改性聚四氟乙烯2公斤，二硫化钼2公斤，聚酰亚胺2公斤。

将PTFE、石墨、聚醚醚酮放入高速混合机中混合均匀得到混合料。再将混合料加入模具中压制成型，压力为40MPa。然后烧结成毛坯，烧结温度350～380度，自然冷却后得到材料制品。

实施例3

称取：聚四氟乙烯7公斤，改性聚四氟乙烯3公斤，石墨3公斤，聚酰亚胺1公斤。

将PTFE、石墨、聚酰亚胺放入高速混合机中混合均匀得到混合料。再将混合料加入模具中压制成型，压力为40MPa。然后烧结成毛坯，烧结温度350～380度，自然冷却后得到材料制品。

实施例4

称取：聚四氟乙烯7公斤，改性聚四氟乙烯3公斤，石墨5公斤，聚醚醚酮0.5公斤。

将PTFE、石墨、聚醚醚酮放入高速混合机中混合均匀得到混合料。再将混合料加入模具中压制成型，压力为40MPa。然后烧结成毛坯，烧结温度350～380度，自然冷却后得到材料制品。

实施例5

称取：聚四氟乙烯8公斤，改性聚四氟乙烯2公斤，石墨4公斤，聚醚醚酮1公斤。

将PTFE、石墨、聚醚醚酮放入高速混合机中混合均匀得到混合料。再将混合料加入模具中压制成型，压力为40MPa。然后烧结成毛坯，烧结温度350～380度，自然冷却后得到材料制品。

对比例1

纯石墨样品，石墨质涂油辊、石墨质集束轮，由玻璃纤维生产厂家(巨石集团)提供。

对比例2

称取：聚四氟乙烯8公斤，石墨2公斤。

将PTFE、石墨放入高速混合机中混合均匀得到混合料。再将混合料加入模具中压制成型，压力为40MPa。然后烧结成毛坯，烧结温度350～380度，自然冷却后得到材料制品。

对比例3

将PTFE、聚酰亚胺放入高速混合机中混合均匀得到混合料。再将混合料加入模具中压制成型，压力为35MPa。然后烧结成毛坯，烧结温度350～380度，自然冷却后得到材料制品。

与对比例1-3相比，本发明实施例1-5制成的涂油辊和集束轮摩擦系数小、磨损量少、毛羽量少、含油率较高、涂覆均一性良好、拉伸强度高、不污染玻璃纤维、拉伸强度较高。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种用于玻璃纤维涂覆集束装置PTFE材料，其特征在于，包括以下质量份的成分：聚四氟乙烯(PTFE)70份～100份，改性聚四氟乙烯10份～30份，耐磨填料1份～60份，耐高温树脂1份～60份，所述改性聚四氟乙烯为经过萘钠处理液浸泡处理的改性聚四氟乙烯。

2.根据权利要求1所述一种用于玻璃纤维涂覆集束装置PTFE材料，其特征在于：所述聚四氟乙烯为PTFE悬浮细粉或者PTFE微粉，其平均颗粒粒径为2～35μm。

3.根据权利要求1所述一种用于玻璃纤维涂覆集束装置PTFE材料，其特征在于：所述耐磨填料为二氧化硅、二硫化钼、碳化硅、氮化硼、石墨、碳纤维、氧化铝一种或多种混合物。

4.根据权利要求1所述一种用于玻璃纤维涂覆集束装置PTFE材料，其特征在于：所述耐高温树脂为聚醚醚酮、对位聚苯酚、聚苯酯、芳纶、聚苯硫醚、聚酰亚胺一种或多种混合物。

5.根据权利要求1所述一种用于玻璃纤维涂覆集束装置PTFE材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将PTFE、改性聚四氟乙烯、耐磨填料、耐高温树脂在高速混合机中均匀混合得到预混料；

(2)成型工艺包含普通的压机压制成型和冷等静压得到预成型样品；

(3)将预成型样品经过350～380℃高温烧结，自然冷却后得到可用于玻璃纤维涂覆集束装置的PTFE材料。