CN109796705A - 一种低摩擦fep组合物及其制备方法 - Google Patents

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王悦
黄捷
高超锋
汤粤豫
李鹏
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Abstract

本发明涉及一种低摩擦FEP组合物及其制备方法，按质量份数比包括以下组分：六氟丙烯单体8‑35份，四氟乙烯单体63.6‑70份，引发剂0.1‑5份，乳化剂0.1‑4份，抗胶凝剂0.1‑3份,助剂0.1‑3份，去离子水1‑7份聚合得到。本发明通过自制助剂纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子在减少摩擦力的基础上自带润滑效果,且在FEP乳液聚合的过程中加入,能够均匀分散于材料各个部分。抗摩擦效果明显,用量较少,维持低成本生产。本发明制备的低摩擦FEP性能测试得：摩擦系数为0.15‑0.2。本发明制备的增韧聚丙烯应用范围广，所述低摩擦FEP材料应用于石油、密封、电缆等领域。

Description

一种低摩擦FEP组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低摩擦FEP组合物及其制备方法。
背景技术
FEP，中文名称为：氟化乙烯丙烯共聚物(全氟乙烯丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯)，俗称F46，是四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的，六氟丙烯的含量约15％左右，是聚四氟乙烯的改性材料。它可长期在-85～205℃、短期于-200～300℃下工作；冲击强度高、防腐蚀、成型加工性好；无毒、可着色、废料可回收再用。FEP的成型产品有膜、板、棒、管、层合材、电线电缆，可与玻璃粉、SiO2、铜粉等混合制成各种填充剂。
近年来,利用无机粒子改性FEP使其降低摩擦系数已成为一种常用的办法,一般采取后改性的方法,即在FEP成型过程工艺中加入无机粒子,但这样会致使无机粒子在FEP中分布不均匀或仅仅存在于材料表面,与材料的结合力较差,造成降低摩擦性能的效果不稳定。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种既能大幅稳定降低FEP摩擦性能，又能维持较低成本的一种低摩擦FEP组合物及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种低摩擦FEP组合物，按质量份数比包括以下组分：六氟丙烯单体8-35份，四氟乙烯单体63.6-70份，引发剂0.1-5份，乳化剂0.1-4份，抗胶凝剂0.1-3份,助剂0.1-3份，去离子水1-7份。
所述的四氟乙烯单体为气体。
所述的引发剂为过硫酸盐、亚硫酸盐和过硫酸盐任意配比的混合物、全氟酰基过氧化物、过氧化戊二酸中的一种。
所述的乳化剂为：全氟辛酸铵、2,2,ω-三氢全氟戊醇的磷酸酯、ω-氢全氟庚酸、ω-氢全氟壬酸钾中一种或任意配比的几种。
所述的抗胶凝剂为液体石蜡、氟氯油、正十一烷、正十三烷、正二十烷中的一种或任意配比的几种。
所述的助剂为自制纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子。
一种低摩擦FEP组合物及其制备方法，包括以下步骤：
1)助剂的制备
取体积比为20:1-3:1的无水乙醇和去离子水的混合溶液，20-400ml,加入聚乙烯吡咯烷酮0.1-3g及玻璃微珠3-20g,高速搅拌20-30min,转速2000-3000r/min，在上述溶液中，缓慢滴加入纳米级对羟基苯甲酸苯酯溶液50-200mL，再在20～100W的功率下微波混合物3-15min,取上述混合物于80-120℃鼓风干燥2-6h,研磨后即得到助剂纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子；
2)FEP组合物的制备
将六氟丙烯单体8-35份，四氟乙烯单体63.6-70份充入反应釜,加入过引发剂0.1-5份，乳化剂0.1-4份，抗胶凝剂0.1-3份,助剂0.1-3份，去离子水1-7份聚合,在温度80-100℃、压力2-5MPa的条件下聚合6-24h,搅拌速度200-1000rpm，即得FEP组合物。
本发明通过加入自制纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子改性降低FEP材料的摩擦系数，该种方法制备的FEP材料摩擦系数低,生产工艺简单环保,生产成本也相对较低。自制纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子在减少摩擦力的基础上自带润滑效果,且在FEP乳液聚合的过程中加入,能够均匀分散于材料各个部分。
本发明以纳米级对羟基苯甲酸苯酯为外层,玻璃微珠为核制成纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子改性FEP,在大幅降低FEP材料的摩擦系数的同时,对其它性能不造成较大影响。
本发明具有如下优点和有益效果：
(1)自制纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子改性降低FEP材料的摩擦系数，抗摩擦效果明显,用量较少,维持低成本生产。
(2)本发明制备的低摩擦FEP根据标准ISO8295进行性能测试得:摩擦系数为0.15-0.2。
(3)本发明制备的增韧聚丙烯应用范围广，所述低摩擦FEP材料应用于石油、密封、电缆等领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的生产方法作进一步详细说明。
实施例1：
1)助剂的制备
取体积比为5:1的无水乙醇和去离子水的混合溶液200ml,加入聚乙烯吡咯烷酮3g及玻璃微珠5g,高速搅拌20min,转速2000r/min，备用。在上述溶液中，缓慢滴加入纳米级对羟基苯甲酸苯酯溶液100mL。在20W的功率下微波混合物3min,将上述混合物在80℃鼓风干燥2h,研磨后即得到助剂纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子。
2)FEP组合物的制备
将六氟丙烯单体25份，气体四氟乙烯单体63.6份充入反应釜,加入引发剂过硫酸铵2份，乳化剂全氟辛酸铵1.7份，抗胶凝剂液体石蜡0.8份,助剂纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子2.2份，去离子水4.7份聚合,在温度80℃、压力2MPa的条件下聚合6h,搅拌速度200rpm，即可得到低摩擦FEP组合物。
根据ISO8295进行性能测试得:摩擦系数为0.2。
实施例2：
1)助剂的制备
取体积比为18:1的无水乙醇和去离子水的混合溶液400ml,加入聚乙烯吡咯烷酮2.7g及玻璃微珠19g,高速搅拌30min,转速3000r/min。备用，在上述溶液中，缓慢滴加入纳米级对羟基苯甲酸苯酯溶液200mL。在100W的功率下微波混合物15min,将上述混合物120℃鼓风干燥6h,研磨后即得到助剂纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子。
2)FEP组合物的制备
将六氟丙烯单体25份，气体四氟乙烯单体65份充入反应釜,加入引发剂过硫酸铵/亚硫酸氢钠(1:2)0.5份，乳化剂2,2,ω-三氢全氟戊醇的磷酸酯2.2份，抗胶凝剂正十一烷0.8份,助剂纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子2.3份，去离子水4.2份聚合,在温度100℃、压力5MPa的条件下聚合24h,搅拌速度1000rpm。即可得到低摩擦FEP组合物。
根据ISO8295进行性能测试得:摩擦系数为0.19。
实施例3：
1)助剂的制备
取体积比为5:1的无水乙醇和去离子水的混合溶液400ml,加入聚乙烯吡咯烷酮3g及玻璃微珠13g,高速搅拌30min,转速2500r/min。备用，在上述溶液中，缓慢滴加入纳米级对羟基苯甲酸苯酯溶液180mL。在100W的功率下微波混合物10min,将上述混合物100℃鼓风干燥5h,研磨后即得到助剂纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子。
2)FEP组合物的制备
将六氟丙烯单体14份，气体四氟乙烯单体70份充入反应釜,加入引发剂过氧化戊二酸2份，乳化剂ω-氢全氟庚酸/ω-氢全氟壬酸钾(1:1)3份，抗胶凝剂正十一烷/正十三烷(2:3)1.3份,助剂纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子3份，去离子水6.7份聚合,在温度80℃、压力4.5MPa的条件下聚合24h,搅拌速度500rpm。即可得到低摩擦FEP组合物。
根据ISO8295进行性能测试得:摩擦系数为0.15。

Claims (7)

1.一种低摩擦FEP组合物，其特征在于：按质量份数比包括以下组分：六氟丙烯单体8-35份，四氟乙烯单体63.6-70份，引发剂0.1-5份，乳化剂0.1-4份，抗胶凝剂0.1-3份,助剂0.1-3份，去离子水1-7份。
2.根据权利要求1所述一种低摩擦FEP组合物，其特征在于：所述的四氟乙烯单体为气体。
3.根据权利要求1所述一种低摩擦FEP组合物，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸盐、亚硫酸盐和过硫酸盐任意配比的混合物、全氟酰基过氧化物、过氧化戊二酸中的一种。
4.根据权利要求1所述一种低摩擦FEP组合物，其特征在于：所述的乳化剂为：全氟辛酸铵、2,2,ω-三氢全氟戊醇的磷酸酯、ω-氢全氟庚酸、ω-氢全氟壬酸钾中一种或任意配比的几种。
5.根据权利要求1所述一种低摩擦FEP组合物，其特征在于：所述的抗胶凝剂为液体石蜡、氟氯油、正十一烷、正十三烷、正二十烷中的一种或任意配比的几种。
6.根据权利要求1所述一种低摩擦FEP组合物，其特征在于：所述的助剂为纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子。
7.根据权利要求1所述一种低摩擦FEP组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)助剂的制备
取体积比为20:1-3:1的无水乙醇和去离子水的混合溶液，20-400ml,加入聚乙烯吡咯烷酮0.1-3g及玻璃微珠3-20g,高速搅拌20-30min,转速2000-3000r/min，在上述溶液中，缓慢滴加入纳米级对羟基苯甲酸苯酯溶液50-200mL，再在20～100W的功率下微波混合物3-15min,取上述混合物于80-120℃鼓风干燥2-6h,研磨后即得到助剂纳米级对羟基苯甲酸苯酯/玻璃微珠复合粒子；
2)FEP组合物的制备
将六氟丙烯单体8-35份，四氟乙烯单体63.6-70份充入反应釜,加入引发剂0.1-5份，乳化剂0.1-4份，抗胶凝剂0.1-3份,助剂0.1-3份，去离子水1-7份聚合,在温度80-100℃、压力2-5MPa的条件下聚合6-24h,搅拌速度200-1000rpm，即得FEP组合物。
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