CN112852081A - 一种稀土改性的fep树脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种稀土改性的FEP树脂及其制备方法，涉及塑料加工技术领域；包括如下质量分数的组分：FEP树脂80‑98％；稀土1‑10％；填料1‑10％。本发明的一种稀土改性的FEP树脂，一方面稀土能对填料的表面进行处理，增强其与FEP之间的表面结合力，另一方面稀土能降低FEP树脂非牛顿流动指数，撑大分子链间距，降低分子间作用力，故能减少填料粒径较小时造成的团聚现象，也减少填料粒径较大时填料与FEP树脂结合较差、分散较差的现象，从而能降低FEP树脂对填料的粒径、结合性的要求。

Description

一种稀土改性的FEP树脂及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料加工技术领域，具体涉及一种稀土改性的FEP树脂及其制备方法。
背景技术
聚全氟乙丙烯(FEP)，既具有优良的物理和化学性能，又可用一般热塑性塑料的加工方法加工成型，在国防、航空航天、光通讯、电线电缆等领域中被大量应用，对于生产中应用较广的挤出成型，但其制品经常会出现熔体破裂，因此就有人基于硫酸钡在聚合物中的应用，将硫酸钡加入到FEP中制成导管并对管材性能进行研究分析。
在FEP等聚合物基体中引入具有较高强度、刚度且更为坚韧的硫酸钡会在很大程度上影响其力学性能。但是，采用硫酸钡对FEP等聚合物进行改性普遍存在以下问题：
1、硫酸钡在聚合物基体中分散性低。若硫酸钡在基体中聚合物分散不均匀，会降低结合界面的面积，从而影响力学性能。
2、硫酸钡颗粒的粒径要求高。硫酸钡颗粒直径太小，颗粒表面具有的范德华力很高，比表面能较大，形成了颗粒的部分团聚现象，分散相中呈颗粒状分布，在FEP树脂内部形成了应力集中点，致使拉伸强度变差；粒径较大的硫酸钡则会出现与FEP树脂结合较差、分散较差的现象。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种稀土改性的FEP树脂，填料均匀分散于FEP树脂中，FEP树脂的机械强度高。
本发明的目的之二在于提供上述稀土改性的FEP树脂的制备方法，工艺简单，能降低FEP树脂对填料的粒径、结合性的要求。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
提供一种稀土改性的FEP树脂，包括如下质量分数的组分：
FEP树脂 80-98％；
稀土化合物 1-10％；
填料 1-10％。
进一步地，所述稀土为含铈和/或镧的组合物。
进一步地，所述填料为碳纤维和/或硫酸钡。
进一步地，包括如下质量分数的组分：
Figure BDA0002938506230000021
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种稀土改性的FEP树脂的制备方法，包括以下步骤：
S1，将稀土化合物进行加热处理，得到稀土物料；
S2，将稀土物料与填料混合均匀，得到第一混合物；
S3，将第一混合物与FEP树脂原料混合，搅拌，得到第二混合物；
S4，将第二混合物通过挤出机加热挤出，得到改性的FEP树脂颗粒。
进一步地，步骤S1中，稀土化合物通过氧化炉在120-165℃下进行烘烤氧化1.5-3h。
进一步地，步骤S1中，所述稀土物料为苯甲酸镧；所述苯甲酸镧的制备步骤为：
1)将氧化镧加入去离子水中，加热煮沸搅拌，0.5-1.5h后趁热过滤，调节PH值为8-9，沉降，过滤得到氢氧化镧；
2)将质量比为0.4-1:1的氢氧化镧和苯甲酸混合，160-165℃下加热反应2-3h，细化处理得到苯甲酸镧。
进一步地，步骤S3中，稀土物料与FEP树脂粉末原料在105-115℃下搅拌20-25min。
进一步地，步骤S4中，所述挤出机为双螺杆机，加工温度区间为255-310℃，螺杆转速为35-55r/min，压缩段螺杆压缩比为2:5:1。
进一步地，所述双螺杆机包括六个加热区，所述加热区的温度分别为：一区255℃、二区260℃、三区270℃、四区275℃、五区280℃、六区280℃。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的一种稀土改性的FEP树脂，填料均匀分散于FEP树脂中，提高FEP树脂的机械强度。
本发明的一种稀土改性的FEP树脂的制备方法，工艺流程简单，操作方便。一方面稀土能对填料的表面进行处理，使填料的表面形成游离的悬挂键，增强填料与FEP之间的表面结合力，另一方面稀土能降低FEP树脂非牛顿流动指数，撑大分子链间距，降低FEP树脂分子间作用力，故能减少填料粒径较小时造成的团聚现象，从而提高硫酸钡的分散性，增强机械强度，也改善填料粒径较大时填料与FEP树脂结合较差、分散较差的现象，从而能降低FEP树脂对填料的粒径、结合性的要求。
附图说明
图1是本发明在同一温度下FEP共混体系的流动曲线图。
具体实施方式
下面，结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例1
本实施例的一种稀土改性的FEP树脂，包括如下质量分数的组分：
FEP树脂 98％；
苯甲酸镧 2％。
其制备方法包括以下步骤：
1)氧化镧的制备：将一定量的氧化镧放入适量40℃的去离子水中，加热煮沸搅拌，1h后趁热过滤，调节PH值为8.4，化学沉降法制备氢氧化镧；
2)苯甲酸镧的制备：氢氧化镧和苯甲酸按1:1比例混合，加热至165℃持续反应2h，细化处理得到苯甲酸镧；
3)共混：将苯甲酸镧和FEP在300℃下搅拌混合。
测定苯甲酸镧和FEP共混体系的表观粘度和剪切应力。
实施例2
本实施例的其它内容与实施例1相同，不同点是：实施例2的一种稀土改性的FEP树脂，包括如下质量分数的组分：
FEP树脂 96％；
苯甲酸镧 4％。
实施例3
本实施例的其它内容与实施例1相同，不同点是：实施例2的一种稀土改性的FEP树脂，包括如下质量分数的组分：
FEP树脂 94％；
苯甲酸镧 6％。
性能测试
采用纯FEP树脂作为对比例1，得到在300℃下FEP体系的流动曲线；
对实施例1-3和对比例1进行分析，如图1所示，同一温度不同组分下FEP共混体系中，体现了剪切变稀现象，即表观粘度(ηa)随剪切应力(γ)的增大而减小；同一γ下，η随苯甲酸镧的增加而有所下降；随着苯甲酸镧的增加，γ对η的影响越大。
对实施例1-3和对比例1进行分析，其非牛顿流动指数如表1所示。
表1非牛顿流动指数的数据
项目 苯甲酸镧的质量分数/％ n
对比例1 0 0.712
实施例1 2 0.653
实施例2 4 0.612
实施例3 6 0.584
如表1所示，随苯甲酸镧含量增加，n值减小；但是随着苯甲酸镧含量不断增加，n的变化量逐渐减少，在苯甲酸镧的质量分数为6％内时，稀土对FEP树脂的改性最为明显，收益最高，镧使FEP树脂的无机分子变成分散相，撑大分子链间距，降低分子间作用力，有利于提高分散性。
实施例4
一种稀土改性的FEP树脂，包括如下质量分数的组分：
Figure BDA0002938506230000061
该稀土改性的FEP树脂的制备方法，包括以下步骤：
1)将氧化镧加入去离子水中，加热煮沸搅拌，1h后趁热过滤，调节PH值为8.4，化学沉降法制备得到氢氧化镧；
2)将质量比为1:1的氢氧化镧和苯甲酸混合，165℃下加热反应2h，细化处理得到苯甲酸镧；
3)将苯甲酸镧与碳纤维、硫酸钡混合均匀，得到第一混合物；
4)将第一混合物与FEP树脂粉末在110℃下搅拌20min，得到第二混合物；
5)将第二混合物通过挤出机加热挤出，得到改性的FEP树脂颗粒。所述挤出机为双螺杆机，螺杆转速为50r/min，压缩段螺杆压缩比为2:5:1，所述双螺杆机包括六个加热区，所述加热区的温度分别为：一区255℃、二区260℃、三区270℃、四区275℃、五区280℃、六区280℃。
实施例5
本实施例的其它内容与实施例4相同，不同点是：实施例5的一种稀土改性的FEP树脂，包括如下质量分数的组分：
Figure BDA0002938506230000071
实施例6
本实施例的其它内容与实施例4相同，不同点是：实施例6的一种稀土改性的FEP树脂，包括如下质量分数的组分：
Figure BDA0002938506230000072
Figure BDA0002938506230000081
对比例2
对比例2的其它内容与实施例4相同，不同点是：对比例2的一种稀土改性的FEP树脂，包括如下质量分数的组分：
FEP树脂 92％；
碳纤维 3％；
硫酸钡 2％。
性能测试
将实施例4-5和对比例2的一种稀土改性的FEP树脂进行机械强度测试，测试结果如表2所示。
表2机械强度测试
项目 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/％ 硬度A
对比例2 18 250 58
实施例4 23 300 60
实施例5 30 430 59
实施例6 20 280 62
如表2所示，FEP树脂通过添加稀土改性后，其机械性能明显增强。由对比例2和实施例5可得，苯甲酸镧含量为3％时，得到的FEP树脂机械强度最高，其分子分散均匀，填料与FEP树脂的结合力强。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种稀土改性的FEP树脂，其特征在于，包括如下质量分数的组分：
FEP树脂 80-98％；
稀土化合物 1-10％；
填料 1-10％。
2.如权利要求1所述的一种稀土改性的FEP树脂，其特征在于：所述稀土为含铈和/或镧的组合物。
3.如权利要求1所述的一种稀土改性的FEP树脂，其特征在于：所述填料为碳纤维和/或硫酸钡。
4.如权利要求1所述的一种稀土改性的FEP树脂，其特征在于，包括如下质量分数的组分：
Figure FDA0002938506220000011
5.权利要求1-4任意一项所述的一种稀土改性的FEP树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将稀土化合物进行加热处理，得到稀土物料；
S2，将稀土物料与填料混合均匀，得到第一混合物；
S3，将第一混合物与FEP树脂原料混合，搅拌，得到第二混合物；
S4，将第二混合物通过挤出机加热挤出，得到改性的FEP树脂颗粒。
6.如权利要求5所述的一种稀土改性的FEP树脂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，稀土化合物通过氧化炉在120-165℃下进行烘烤氧化1.5-3h。
7.如权利要求5所述的一种稀土改性的FEP树脂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述稀土物料为苯甲酸镧；所述苯甲酸镧的制备步骤为：
1)将氧化镧加入去离子水中，加热煮沸搅拌，0.5-1.5h后趁热过滤，调节PH值为8-9，沉降，过滤得到氢氧化镧；
2)将质量比为0.4-1:1的氢氧化镧和苯甲酸混合，160-165℃下加热反应2-3h，细化处理得到苯甲酸镧。
8.如权利要求5所述的一种稀土改性的FEP树脂的制备方法，其特征在于：步骤S3中，稀土物料与FEP树脂原料在105-115℃下搅拌20-25min。
9.如权利要求5所述的一种稀土改性的FEP树脂的制备方法，其特征在于：步骤S4中，所述挤出机为双螺杆机，加工温度区间为255-310℃，螺杆转速为35-55r/min，压缩段螺杆压缩比为2:5:1。
10.如权利要求9所述的一种稀土改性的FEP树脂的制备方法，其特征在于：所述双螺杆机包括六个加热区，所述加热区的温度分别为：一区255℃、二区260℃、三区270℃、四区275℃、五区280℃、六区280℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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