CN112521703B - 超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/ptfe复合材料的方法 - Google Patents

超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/ptfe复合材料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，先利用超临界CO2携带作用将含氟单体及其对应的引发剂渗透在芳纶浆粕中后引发含氟单体聚合得到改性芳纶浆粕，再将改性芳纶浆粕与PTFE复合制得复合材料；复合材料的摩擦系数为0.231～0.268，体积磨耗率为0.112×10‑6～0.243×10‑ 6cm3/N·m。本发明采用超临界CO2、含氟单体和引发剂对芳纶浆粕进行改性，提高了其在PTFE基体中的分散效果，以及其与PTFE的界面结合性能，最终制得的复合材料具有优良的耐磨性能和撕裂性能。本发明的方法操作简单，可实现连续化生产，用超临界CO2作溶剂，相比于一般的悬浮聚合、乳液聚合，少了必要的分散剂、悬浮剂等化学试剂，环保高效。

Description

超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的 方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法。
背景技术
聚四氟乙烯(PTFE)是一种耐腐蚀、自润滑、耐热性优异的工程塑料，其摩擦系数在高分子材料中最低，其应用范围十分广泛，可用作密封、刹车片等材料。但由于PTFE还存在硬度低、磨耗大、导热差等缺点，限制了其在生产生活中的应用。为了克服PTFE的缺点提高其综合性能可采用填充改性的方法，常用的填料有：无机填料、金属氧化物、纳米粒子、有机填料等。
专利CN201010174557.9公开了一种聚四氟乙烯合金及其制备方法，其采用碳纤维和玻璃纤维作辅助填料，通过混合、模压、烧结、冷却制得PTFE合金，制得的合金耐磨性高、硬度高、蠕变性低。但玻璃纤维与PTFE的相容性较差，在基体中会出现明显的界面，复合材料摩擦系数较大。
芳纶浆粕是芳纶纤维经过表面微纤化而制得的一种新型合成纤维，表面含有大量呈毛绒状的超细微纤，具有比表面积大、尺寸稳定性好、密度低、强度高、耐高温和耐腐蚀性能好等优点，因而在复合材料增强领域具有广泛的应用，但芳纶浆粕由于表面原纤彼此缠结，容易聚结，用于基体材料增强时，不易分散，常常需要进行表面处理或表面改性。
专利CN201110024820.0公开了聚苯酯和芳纶纤维增强聚四氟乙烯材料改性方法，其用丙酮清洗芳纶纤维后用无水乙醇进行处理，在纤维表面产生活性点，其采用石墨与聚苯酯复合芳纶纤维增强PTFE，这克服了传统玻璃纤维与PTFE之间的相容性较差、亲和力较小的缺陷，制得的PTFE改性材料磨损率低(摩擦系数为0.2350～0.3112，体积磨耗率为0.1042×10-6～0.2245×10-6cm3/N·m)且力学性能优良，但这种方法处理纤维不够环保。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，先利用超临界CO2携带作用将含氟单体及其对应的引发剂渗透在比表面积较大的芳纶浆粕中后引发含氟单体聚合得到改性芳纶浆粕，再将改性芳纶浆粕与PTFE(聚四氟乙烯)复合制得复合材料；复合材料中浆粕的分散性和相容性得到提高，因而复合材料的综合性能优良，磨损率低，摩擦系数为0.231～0.268，体积磨耗率为0.112×10-6～0.243×10-6cm3/N·m，拉伸强度为34.62～37.03MPa，冲击强度为22.58～24.38KJ/m2，压缩强度为16.66～24.45MPa；其中，摩擦系数及体积磨耗率是在M-200摩擦磨耗试验机上进行的，试样尺寸：19mm×12.3mm×12.3mm，试验条件为：测试压力200N，测试速度为0.52m/s，测试时间为30min，大气环境，干摩擦；拉伸性能测试按照GB/T1040-1992进行，在WDS电子拉力试验机上测试试样的拉伸性能，试样尺寸：120mm×10mm×4mm，拉伸速度5mm/min；冲击性能测试按照GB/T1043-1993进行，采用简支梁冲击法，用组合冲击试验机测定试样的缺口冲击强度，试样尺寸：120mm×15mm×10mm，缺口宽度2mm，冲击能量8J；压缩性能测试按照GB/T1041-2008进行，用WD-D-200万能材料试验机，进行压缩模量试验和压缩强度试验，试样尺寸：10mm×10mm×4mm，试验条件：压缩速率1mm/min，大气环境，室温条件，压缩试样保证上下面基本平行。
本发明的目的在于提供一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，通过对芳纶浆粕进行改性提高其在PTFE基体中的分散效果，充分发挥芳纶浆粕的增强效果，主要用于耐摩擦材料领域。将芳纶浆粕、引发剂与含氟单体在超临界CO2流体中进行原位聚合反应，以在芳纶浆粕表面接枝聚合物分子链从而改善其在PTFE树脂基体中的分散性以及二者的界面结合性能，再将改性芳纶浆粕与PTFE混合后模压烧结成型，制得增强的PTFE耐磨材料，提高了PTFE的耐磨性能和撕裂性能。
超临界CO2流体具有无毒环保、密度近于液体，粘度近于气体、扩散系数高、溶解渗透能力大等优点，另外超临界CO2本身无毒无害，不易燃，化学性质稳定，气体价格低廉，且对环境友好，是一种非常理想的绿色溶剂。本发明利用超临界CO2协助渗透技术将含氟单体及其对应的引发剂渗透进芳纶浆粕中，经引发聚合反应则可得到能够在PTFE中分散均匀以及与PTFE的界面结合性能优良的改性芳纶浆粕，相对于现有技术改性芳纶的方法，本发明的改性方法不仅环保，改性效果也较为优良，改性芳纶浆粕能够在PTFE中均匀分散，且与PTFE的界面结合性能优良。
本发明通过原位聚合在芳纶浆粕表面引入大量的含氟聚合物分子链，这样在添加适量的改性芳纶浆粕后，其可在PTFE基体中充当支撑点的作用，类似于物理机械交联，阻止了PTFE带状结构的大面积破坏，使复合材料由大片状磨损变为小磨损，随着PTFE的不断磨损，改性芳纶浆粕通过其表面的分子链与基体交联缠结，在磨损表面富积，不易脱落，更好地起到了支持负荷的作用，这能将摩擦面上压应力和剪应力传递到基体内部而不至于在表面层应力集中，有效阻止了复合材料的大面积破坏，从而提高了材料的耐磨性，但浆粕填充量过多时，PFFE复合材料的摩擦系数会有所增大。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，具体步骤如下：
(1)在室温(本发明的室温都是指20～35℃)下向反应装置中放入一定量的干燥(具体是指在100～120℃烘箱中干燥2h)后的芳纶浆粕，再加入一定量的含氟单体及其对应的引发剂，封闭反应装置；
(2)排尽反应装置及管路里的空气；
(3)向反应装置内充入CO2气体至一定压力后，将反应装置内的温度以一定速率升至设定值，使反应装置内CO2达到超临界状态，保温一定时间后，得到改性芳纶浆粕；改性芳纶浆粕呈粉末状，在后续实验中能与PTFE粉末更好地分散混合；芳纶浆粕改性前不是呈粉末状，表面呈原纤化的绒羽状，团聚在一起，改性后由于在其表面引入了聚合物分子链，大量分子链在纤维原纤表面缠结包覆，形成微球，宏观表现为类似的粉末状；
(4)将改性芳纶浆粕与PTFE粉末按一定比例混合均匀得到混合物；
(5)将混合物放入到模具中冷压成型，脱模得到预成型样品；
(6)将预成型样品放置在电炉中后，以一定速率升温至一定温度保温一定时间后，随炉自然冷却至室温得到复合材料。
如上所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，步骤(1)中，芳纶浆粕为Kevlar29、Kevlar49、Kevlar129、Twaron、国产1414浆粕中的一种；含氟单体为丙烯酸十二氟庚酯，最终生成的聚丙烯酸十二氟庚酯带有较长的氟支链，分子链与支链呈梳型，可较好地与PTFE基体结合。
如上所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，步骤(1)中，含氟单体对应的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种以上。
如上所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，步骤(1)中，含氟单体与芳纶浆粕的质量比为1:3～3:2，含氟单体与芳纶浆粕的质量比会影响改性的效果，将含氟单体与芳纶浆粕的质量比设置于此可保证较好的改性效果；含氟单体对应的引发剂与含氟单体的质量比为1:20～100，引发剂与含氟单体的质量比会影响改性芳纶浆粕中含氟聚合物的分子链的质量、数量与长度。
如上所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，步骤(2)中，排尽反应装置及管路里的空气采用充入CO2气体至一定压力后，进行抽真空，重复充气-抽真空操作的方式；一定压力为0.5～0.8MPa。
如上所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，步骤(3)中，一定压力为10～25MPa；一定速率为5～20℃/min；设定值为70～80℃；一定时间为20～24h；在所设压力与时间范围内，充入的CO2可处于超临界状态，其作为溶剂可更好地携带含氟单体与引发剂进入纤维内部及表面，通过长时间的反应在芳纶浆粕表面原位合成含氟的分子链达到改性目的；现有技术的原位聚合多为乳液或悬浮聚合，需要用到乳化剂或悬浮剂，不够清洁环保。
如上所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，步骤(4)中，混合物中改性芳纶浆粕的含量为5～25wt％，改性芳纶浆粕作为填料用量过多时会失去PTFE基体的本性，而且可能成为复合材料应力集中点，易产生微裂纹，影响复合材料的力学性能；混合均匀是指以10～15rpm的搅拌速率搅拌5～10min，合适的搅拌速率和时间是为了使改性芳纶浆粕与PTFE基体粉末更好更均匀地混合。
如上所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，步骤(5)中，冷压成型时的压制压力为60～100MPa，压制时间为15～25min，加压速率为3～5MPa·min-1；材料的力学性能受压制压力、压制时间的影响，在一定范围内随其增大而增大，一定值后趋于平缓，PTFE原料颗粒之间、芳纶填料之间会存在间隙，适当调节它们可控制制品的力学性能和尺寸稳定性。
如上所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，步骤(6)中，一定速率为50～60℃·h-1；一定温度为375～385℃；一定时间为4～6h；加热速率缓慢时，烧结时间会被拉长，加热速率快过快，制品表面会出现分解现象；要控制烧结温度在400℃以下，否则PTFE会发生分解；合适的保温时间可使复合材料中PTFE分子链与改性浆粕表面的分子链进行充分地扩散、穿插、缠结，材料内部组织细密，芳纶浆粕与基体材料的结合力更大，从而提高材料的性能指标。
有益效果：
(1)本发明先利用超临界CO2、含氟单体和引发剂对芳纶浆粕进行改性，超临界CO2扩散系数高、溶解渗透能力大，可将引发剂与含氟单体有效地携带入芳纶浆粕纤维表面及内部，在纤维表面引入聚合物分子链，达到芳纶浆粕纤维表面改性的目的，从而能在下一步中很好地与PTFE树脂基体复合，改善了其在PTFE树脂中的分散性，增强了复合材料的界面结合性能；
(2)本发明的芳纶浆粕改性后由于在其表面原位聚合引入了聚合物分子链，大量分子链在纤维原纤表面缠结包覆，形成微球，宏观表现为类似的粉末状，可在与PTFE混合时得到很好地分散效果；
(3)本发明由于在芳纶浆粕表面原位聚合引入了聚合物分子链，大量的含氟支链与PTFE基体中的PTFE分子链极性相近，相似相溶，彼此交联缠结，从而提高了芳纶浆粕与PTFE基体的相容性，增强了界面结合性能；
(4)本发明将改性芳纶浆粕与PTFE混合后模压烧结成型，制得增强的PTFE耐磨材料，提高了PTFE的耐磨性能和撕裂性能，操作容易，可实现连续化生产；
(5)本发明将改性芳纶浆粕与PTFE复合，相比于添加无机填料、金属氧化物、玻璃纤维等填料直接混合，复合材料中填料与基体材料间的相容性得到提高、亲和力较大，填料容易分散均匀，经冷压烧结成型得到的复合材料的摩擦系数小、磨耗小，该PTFE复合材料经摩擦磨耗试验机测试，摩擦系数可达0.231～0.268，体积磨耗率可达0.112×10-6～0.243×10-6cm3/N·m；
(6)本发明原位聚合聚丙烯酸十二氟庚酯分子链时，用超临界CO2作溶剂，相比于一般的悬浮聚合、乳液聚合，少了必要的分散剂、悬浮剂等化学试剂，环保高效。
附图说明
图1为本发明的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，如图1所示，包括以下骤：
(1)在室温(25℃)下向反应釜中放入一定量的干燥后的Kevlar29芳纶浆粕，再加入一定量的含氟单体(丙烯酸十二氟庚酯)和引发剂(偶氮二异丁腈)，封闭反应釜；含氟单体与芳纶浆粕的质量比为1:3；引发剂与含氟单体的质量比为1:100；
(2)向反应釜内充入CO2气体至压力为0.5MPa后，进行抽真空，重复充气-抽真空操作3次，排尽釜内及管路里的空气；
(3)向反应釜内充入CO2气体至压力为20MPa，将釜内的温度以5℃/min的速率升至70℃，使釜内CO2达到超临界状态，保温24h后，得到改性芳纶浆粕；
(4)将改性芳纶浆粕与PTFE粉末以10rpm的搅拌速率搅拌5min，使其混合均匀得到混合物；该混合物中改性芳纶浆粕的含量为5wt％；
(5)将混合物放入到模具中冷压成型，脱模得到预成型样品，其中，冷压成型的压制压力为60MPa，压制时间为15min，加压速率为3MPa·min-1。
(6)将预成型样品放入电炉中后，以50℃·h-1的速率升温至375℃保温4h，之后随炉自然冷却至室温(25℃)得到复合材料。
最终制得的复合材料的摩擦系数为0.231，体积磨耗率为0.243×10-6cm3/N·m，拉伸强度为34.62MPa，冲击强度为22.58KJ/m2，压缩强度为24.45MPa。
对比例1
一种芳纶浆粕/PTFE复合材料的制备方法，步骤如下：
(1)将干燥后的Kevlar29芳纶浆粕与PTFE粉末以10rpm的搅拌速率搅拌5min，使其混合均匀得到混合物；该混合物中芳纶浆粕的含量为5wt％；
(2)将混合物放入到模具中冷压成型，脱模得到预成型样品，其中，冷压成型的压制压力为60MPa，压制时间为15min，加压速率为3MPa·min-1；
(3)将预成型样品放入电炉中后，以50℃·h-1的速率升温至375℃保温4h，之后随炉自然冷却至室温(25℃)得到复合材料。
最终制得的复合材料的摩擦系数为0.254，体积磨耗率为0.291×10-6cm3/N·m，拉伸强度为34.11MPa，冲击强度为19.71KJ/m2，压缩强度为22.56MPa。
将实施例1与对比例1对比可以看出，实施例1制得的复合材料的体积磨耗率低于对比例1，这是因为对比例1未对芳纶浆粕进行改性，导致其在复合材料受摩擦力时容易从复合材料的磨损表面脱离出来，在基体中起不到支撑和分散载荷的作用，从而不能阻止PTFE复合材料的大面积破坏，材料的耐磨性受限。
对比例2
一种改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的制备方法，步骤如下：
(1)制备改性芳纶浆粕，将Kevlar29芳纶浆粕用丙酮浸泡后，接着分别在无水乙醇和蒸馏水中煮沸1h，烘干后添加3wt％的石墨进行预分散处理，得到改性芳纶浆粕；
(2)将改性芳纶浆粕与PTFE粉末以10rpm的搅拌速率搅拌5min，使其混合均匀得到混合物；该混合物中改性芳纶浆粕的含量为5wt％；
(3)将混合物放入到模具中冷压成型，脱模得到预成型样品，其中，冷压成型的压制压力为60MPa，压制时间为15min，加压速率为3MPa·min-1；
(4)将预成型样品放入电炉中后，以50℃·h-1的速率升温至375℃保温4h，之后随炉自然冷却至室温(25℃)得到复合材料。
最终制得的复合材料的摩擦系数为0.248，体积磨耗率为0.283×10-6cm3/N·m，拉伸强度为34.58MPa，冲击强度为22.63KJ/m2，压缩强度为30.05MPa。
将实施例1与对比例2对比可以看出，实施例1制得的复合材料的体积磨耗率低于对比例2，这是因为对比例2虽然用少量石墨对芳纶浆粕进行预分散处理，使其在基体中分散性得到一定改善，但预处理的浆粕与基体间未能以化学键或物理交联的形式结合，导致复合材料在受摩擦作用时浆粕的耐磨性受限。
实施例2
一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，包括以下骤：
(1)在室温(26℃)下向反应釜中放入一定量的干燥后的Kevlar49芳纶浆粕，再加入一定量的含氟单体(丙烯酸十二氟庚酯)和引发剂(过氧化二苯甲酰)，封闭反应釜；含氟单体与芳纶浆粕的质量比为2:3；引发剂与含氟单体的质量比为1:80；
(2)向反应釜内充入CO2气体至压力为0.6MPa后，进行抽真空，重复充气-抽真空操作3次，排尽釜内及管路里的空气；
(3)向反应釜内充入CO2气体至压力为25MPa，将釜内的温度以10℃/min的速率升至75℃，使釜内CO2达到超临界状态，保温20h后，得到改性芳纶浆粕；
(4)将改性芳纶浆粕与PTFE粉末以11rpm的搅拌速率搅拌7min，使其混合均匀得到混合物；该混合物中改性芳纶浆粕的含量为10wt％；
(5)将混合物放入到模具中冷压成型，脱模得到预成型样品，其中，冷压成型的压制压力为70MPa，压制时间为18min，加压速率为3MPa·min-1。
(6)将预成型样品放入电炉中后，以50℃·h-1的速率升温至375℃保温4h，之后随炉自然冷却至室温(26℃)得到复合材料。
最终制得的复合材料的摩擦系数为0.235，体积磨耗率为0.143×10-6cm3/N·m，拉伸强度为35.45MPa，冲击强度为23.91KJ/m2，压缩强度为19.61MPa。
实施例3
一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，包括以下骤：
(1)在室温(20℃)下向反应釜中放入一定量的干燥后的Kevlar129芳纶浆粕，再加入一定量的含氟单体(丙烯酸十二氟庚酯)和引发剂(过氧化十二酰)，封闭反应釜；含氟单体与芳纶浆粕的质量比为1:1；引发剂与含氟单体的质量比为1:60；
(2)向反应釜内充入CO2气体至压力为0.7MPa后，进行抽真空，重复充气-抽真空操作3次，排尽釜内及管路里的空气；
(3)向反应釜内充入CO2气体至压力为10MPa，将釜内的温度以15℃/min的速率升至75℃，使釜内CO2达到超临界状态，保温22h后，得到改性芳纶浆粕；
(4)将改性芳纶浆粕与PTFE粉末以12rpm的搅拌速率搅拌8min，使其混合均匀得到混合物；该混合物中改性芳纶浆粕的含量为15wt％；
(5)将混合物放入到模具中冷压成型，脱模得到预成型样品，其中，冷压成型的压制压力为80MPa，压制时间为20min，加压速率为4MPa·min-1。
(6)将预成型样品放入电炉中后，以55℃·h-1的速率升温至382℃保温5h，之后随炉自然冷却至室温(20℃)得到复合材料。
最终制得的复合材料的摩擦系数为0.243，体积磨耗率为0.112×10-6cm3/N·m，拉伸强度为36.12MPa，冲击强度为24.17KJ/m2，压缩强度为18.05MPa。
实施例4
一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，包括以下骤：
(1)在室温(27℃)下向反应釜中放入一定量的干燥后的Twaron芳纶浆粕，再加入一定量的含氟单体(丙烯酸十二氟庚酯)和引发剂(过硫酸钾)，封闭反应釜；含氟单体与芳纶浆粕的质量比为1.2:1；引发剂与含氟单体的质量比为1:40；
(2)向反应釜内充入CO2气体至压力为0.5MPa后，进行抽真空，重复充气-抽真空操作3次，排尽釜内及管路里的空气；
(3)向反应釜内充入CO2气体至压力为22MPa，将釜内的温度以18℃/min的速率升至70℃，使釜内CO2达到超临界状态，保温23h后，得到改性芳纶浆粕；
(4)将改性芳纶浆粕与PTFE粉末以13rpm的搅拌速率搅拌8min，使其混合均匀得到混合物；该混合物中改性芳纶浆粕的含量为20wt％；
(5)将混合物放入到模具中冷压成型，脱模得到预成型样品，其中，冷压成型的压制压力为90MPa，压制时间为23min，加压速率为4MPa·min-1。
(6)将预成型样品放入电炉中后，以55℃·h-1的速率升温至380℃保温5h，之后随炉自然冷却至室温(27℃)得到复合材料。
最终制得的复合材料的摩擦系数为0.251，体积磨耗率为0.158×10-6cm3/N·m，拉伸强度为37.03MPa，冲击强度为24.23KJ/m2，压缩强度为17.62MPa。
实施例5
一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，包括以下骤：
(1)在室温(25℃)下向反应釜中放入一定量的干燥后的Kevlar29芳纶浆粕，再加入一定量的含氟单体(丙烯酸十二氟庚酯)和引发剂(过硫酸铵)，封闭反应釜；含氟单体与芳纶浆粕的质量比为3:2；引发剂与含氟单体的质量比为1:20；
(2)向反应釜内充入CO2气体至压力为0.8MPa后，进行抽真空，重复充气-抽真空操作3次，排尽釜内及管路里的空气；
(3)向反应釜内充入CO2气体至压力为25MPa，将釜内的温度以20℃/min的速率升至80℃，使釜内CO2达到超临界状态，保温24h后，得到改性芳纶浆粕；
(4)将改性芳纶浆粕与PTFE粉末以15rpm的搅拌速率搅拌10min，使其混合均匀得到混合物；该混合物中改性芳纶浆粕的含量为25wt％；
(5)将混合物放入到模具中冷压成型，脱模得到预成型样品，其中，冷压成型的压制压力为100MPa，压制时间为25min，加压速率为5MPa·min-1。
(6)将预成型样品放入电炉中后，以60℃·h-1的速率升温至385℃保温6h，之后随炉自然冷却至室温(25℃)得到复合材料。
最终制得的复合材料的摩擦系数为0.268，体积磨耗率为0.236×10-6cm3/N·m，拉伸强度为35.81MPa，冲击强度为24.38KJ/m2，压缩强度为16.66MPa。
本发明未尽事宜为公知技术。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，其特征在于，先利用超临界CO2携带作用将含氟单体及其对应的引发剂渗透在芳纶浆粕中后引发含氟单体聚合得到改性芳纶浆粕，再将改性芳纶浆粕与PTFE复合制得复合材料；具体步骤如下：
（1）在室温下向反应装置中放入一定量的干燥后的芳纶浆粕，再加入一定量的含氟单体及其对应的引发剂，封闭反应装置；含氟单体为丙烯酸十二氟庚酯；含氟单体对应的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种以上；
（2）排尽反应装置及管路里的空气；
（3）向反应装置内充入CO2气体至10~25MPa后，将反应装置内的温度以5~20℃/min的速率升至70~80℃，使反应装置内CO2达到超临界状态，保温20~24h后，得到改性芳纶浆粕；
（4）将改性芳纶浆粕与PTFE粉末按一定比例混合均匀得到混合物；
（5）将混合物放入到模具中冷压成型，脱模得到预成型样品；
（6）将预成型样品放置在电炉中后，以一定速率升温至一定温度保温一定时间后，随炉自然冷却至室温得到复合材料；复合材料的摩擦系数为0.231~0.268，体积磨耗率为0.112×10-6~0.243×10-6cm3/N·m。
2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，其特征在于，步骤（1）中，芳纶浆粕为Kevlar29、Kevlar49、Kevlar129、Twaron、国产1414浆粕中的一种。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，其特征在于，步骤（1）中，含氟单体与芳纶浆粕的质量比为1:3~3:2；含氟单体对应的引发剂与含氟单体的质量比为1:20~100。
4.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，其特征在于，步骤（2）中，排尽反应装置及管路里的空气采用充入CO2气体至一定压力后，进行抽真空，重复充气-抽真空操作的方式；一定压力为0.5~0.8MPa。
5.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，其特征在于，步骤（4）中，混合物中改性芳纶浆粕的含量为5~25wt%；混合均匀是指以10~15rpm的搅拌速率搅拌5~10min。
6.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，其特征在于，步骤（5）中，冷压成型时的压制压力为60~100MPa，压制时间为15~25min，加压速率为3~5MPa·min-1。
7.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳聚合制备改性芳纶浆粕/PTFE复合材料的方法，其特征在于，步骤（6）中，一定速率为50~60℃·h-1；一定温度为375~385℃；一定时间为4~6h。
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