CN114671698A - 一种聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法及成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法及成型工艺，涉及石墨制品技术领域，包括以下步骤：S1：按比例准备适量的聚四氟乙烯，加强纤维，石墨粉，稳定剂、表面活性剂，有机溶剂和固化剂。本发明，通过对聚四氟乙烯、有机溶剂和表面活性剂进行混合，并混合加入石墨粉，然后加入加强纤维、稳定剂和固化剂，进行加热混合，形成改性石墨粒，并对改性石墨粒进行炭化处理，得到成品改性石墨，并对成品改性石墨进行压制成型，然后进行烧结固化，得到成品石墨制品，聚四氟乙烯能够有效的增加制品的不沾性，同时能够降低易碎性，而加强纤维能够有效的提高石墨制品的强度与抗拉性，使石墨制品能够具有更好的使用效果。
Description
技术领域
本发明涉及石墨制品技术领域，尤其涉及一种聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法及成型工艺。
背景技术
石墨制品常用于导电使用，而现有的石墨制品在使用过程中，其表面往往容易沾附其他物品，同时制品脆性较大，且易碎，在使用过程中受到碰撞时，容易导致制品表面碎裂，或是整个制品断裂，影响制品的后续使用，导致石墨制品难以达到较好的使用效果。
中国专利号CN112624102A公开了一种石墨制品的生产方法，其选择用于制备塑料制品的材料，设计生产石墨制品的注塑模具，将选择的原料进行配比后再着色，着色后的原料颜色均匀，着色完成的注塑材料进行加热融化，将加热融化的石墨材料注入到设计好的模具中，对注塑后的石墨模具中的产品进行降温冷却，将模具与注塑成型的石墨制品进行分离，对石墨制品的表面进行打磨除刺，并对石墨制品表面进行压花处理，最终将石墨制品包装，其虽然制备非透明石墨制品的工艺简单，注塑过程方便，石墨制品的成型快，石墨制品的一体成型大大提高了石墨制品的制备效率，保证了制备的石墨产品的强度，但生产的石墨制品往往脆性较大，难以达到较好的使用效果，需要进行改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法及成型工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法，包括以下步骤：
S1：按比例准备适量的聚四氟乙烯，加强纤维，石墨粉，稳定剂、表面活性剂，有机溶剂和固化剂；
S2：将聚四氟乙烯与有机溶剂一同倒入反应釜内，然后加入表面活性剂，进行搅拌，搅拌转速为120-180转每分钟，搅拌时间为10-15分钟，从而得到混合溶液；
S3：将石墨倒入反应釜内，并加入加强纤维、稳定剂和固化剂，进行加热搅拌，加热温度为70-80℃，搅拌转速为90-120转每分钟，搅拌时间为2-3小时，从而得到混合物；
S4：对反应釜进行升温处理，将温度升至160-180℃，进行搅拌，搅拌转速为60-90转每分钟，加热时间为40-60分钟，待反应釜内的液体蒸发后，得到改性石墨粒；
S5：对得到的改性石墨粒压制成型并进行炭化处理，在1000-1500℃炭化温度下加入99.99％的氮气，即可得到成品改性石墨制品。
为了达到较好的制备效果，本发明的改进有，所述S1中各材料组成质量分数如下：聚四氟乙烯4-8％，加强纤维0.5-1.5％，石墨粉50-58％，稳定剂0.3-1％、表面活性剂1.2-1.8％，有机溶剂28-38％，固化剂1.5-2％。
为了方便后续制品的成型加工，本发明的改进有，所述S1中石墨粉的粒径为20-200μm。
为了提高制品的强度，本发明的改进有，所述S1中加强纤维为玻璃纤维、尼龙纤维和陶瓷纤维中的一种或多种，其长度为50-200μm。
为了使聚四氟乙烯能够分散在有机溶液中，本发明的改进有，所述S1中有机溶剂为四氢呋喃和钠奈申中的一种。
为了使反应稳定进行，本发明的改进有，所述S1中稳定剂为硬脂酸盐、环氧树脂中的一种。
为了使聚四氟乙烯快速复合在石墨表面，本发明的改进有，所述S1中表面活性剂为邻苯二甲酸酯、脂肪二羧酸酯和偏苯三酸酯中的一种。
为了使聚四氟乙烯稳定的复合在石墨表面，本发明的改进有，所述S1中固化剂为甲阶酚醛树脂、氨基树脂和双氰胺中的一种。
一种聚四氟乙烯改性石墨制品的成型工艺，包括以下步骤：
(1)按制品的大小取适量的成品改性石墨，将成品改性石墨倒入模具中，进行压制成型，成型压力为20-30MPa，得到粗模，
(2)将粗模连同模具一同放入烧结炉内，在加入纯度为99.99％氮气的条件下进行烧结，烧结温度为1000-1500℃，烧结时间为40-50分钟，然后将温度自然冷却至常温后，将模具从烧结炉内取出，并将制品从模具中取出，即可得到成品石墨制品。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
本发明中，通过对聚四氟乙烯、有机溶剂和表面活性剂进行混合，并混合加入石墨粉，然后加入加强纤维、稳定剂和固化剂，通过加热混合的方式，使聚四氟乙烯能够充分的分散到石墨的表面，且表面活性剂能够使聚四氟乙烯分散充分，而固化剂与稳定剂能够使聚四氟乙烯稳定的复合在石墨表面，从而形成改性石墨粒，并对改性石墨粒进行炭化处理，使聚四氟乙烯能够彻底复合在石墨表面，得到成品改性石墨，并对成品改性石墨进行压制成型，然后进行烧结固化，得到成品石墨制品，聚四氟乙烯能够有效的增加制品的不沾性，同时能够降低易碎性，以便石墨制品后续使用时能够达到较好的使用效果，而加强纤维能够有效的提高石墨制品的强度与抗拉性，使石墨制品能够具有更好的使用效果。
附图说明
图1为本发明提出一种聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法及成型工艺的制造流程图；
图2为本发明提出一种聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法及成型工艺的工艺流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1-2，本发明提供一种聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法，包括以下步骤：
S1：按比例准备适量的聚四氟乙烯，加强纤维，石墨粉，稳定剂、表面活性剂，有机溶剂和固化剂；
S2：将聚四氟乙烯与有机溶剂一同倒入反应釜内，然后加入表面活性剂，进行搅拌，搅拌转速为120-180转每分钟，搅拌时间为10-15分钟，从而得到混合溶液；
S3：将石墨倒入反应釜内，并加入加强纤维、稳定剂和固化剂，进行加热搅拌，加热温度为70-80℃，搅拌转速为90-120转每分钟，搅拌时间为2-3小时，从而得到混合物；
S4：对反应釜进行升温处理，将温度升至160-180℃，进行搅拌，搅拌转速为60-90转每分钟，加热时间为40-60分钟，待反应釜内的液体蒸发后，得到改性石墨粒；
S5：对得到的改性石墨粒压制成型并进行炭化处理，在1000-1500℃炭化温度下加入99.99％的氮气，即可得到成品改性石墨制品。
S1中各材料组成质量分数如下：聚四氟乙烯4-8％，加强纤维0.5-1.5％，石墨粉50-58％，稳定剂0.3-1％、表面活性剂1.2-1.8％，有机溶剂28-38％，固化剂1.5-2％，聚四氟乙烯为聚四氟乙烯粉末，其粒径为30-80微米，S1中石墨粉的粒径为20-200μm。
S1中加强纤维为玻璃纤维、尼龙纤维和陶瓷纤维中的一种或多种，其长度为50-200μm，加强纤维能够在后续石墨制品的成型过程中，提高石墨制品的强度与抗拉性，使石墨制品能够具有更好的使用效果，S1中有机溶剂为四氢呋喃和钠奈申中的一种，使聚四氟乙烯能够分散在有机溶液中，以便复合改性的进行，S1中表面活性剂为邻苯二甲酸酯、脂肪二羧酸酯和偏苯三酸酯中的一种，表面活性剂能够使聚四氟乙烯充分的分散到石墨的表面，S1中固化剂为甲阶酚醛树脂、氨基树脂和双氰胺中的一种，S1中稳定剂为硬脂酸盐、环氧树脂中的一种，固化剂与稳定剂能够使聚四氟乙烯稳定的复合在石墨表面，从而使石墨能够得到较好的改性效果。
一种聚四氟乙烯改性石墨制品的成型工艺，包括以下步骤：
(1)按制品的大小取适量的成品改性石墨，将成品改性石墨倒入模具中，进行压制成型，成型压力为20-30MPa，得到粗模，
(2)将粗模连同模具一同放入烧结炉内，在加入纯度为99.99％氮气的条件下进行烧结，烧结温度为1000-1500℃，烧结时间为40-50分钟，然后将温度自然冷却至常温后，将模具从烧结炉内取出，并将制品从模具中取出，即可得到成品石墨制品。
实施例一
一种聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法，包括以下步骤：
S1：按质量分数准备如下材料：聚四氟乙烯5％，加强纤维1.2％，石墨粉55％，稳定剂0.5％、表面活性剂1.7％，有机溶剂35％，固化剂1.6％；
S2：将聚四氟乙烯与有机溶剂一同倒入反应釜内，然后加入表面活性剂，进行搅拌，搅拌转速为140转每分钟，搅拌时间为13分钟，从而得到混合溶液；
S3：将石墨倒入反应釜内，并加入加强纤维、稳定剂和固化剂，进行加热搅拌，加热温度为72℃，搅拌转速为110转每分钟，搅拌时间为2.5小时，从而得到混合物；
S4：对反应釜进行升温处理，将温度升至170℃，进行搅拌，搅拌转速为60转每分钟，加热时间为50分钟，得到改性石墨粒；
S5：对得到的改性石墨粒压制成型并进行炭化处理，在1000℃炭化温度下加入99.99％的氮气，即可得到成品改性石墨制品。
一种聚四氟乙烯改性石墨制品的成型工艺，包括以下步骤：
(1)按制品的大小取适量的成品改性石墨，将成品改性石墨倒入模具中，进行压制成型，成型压力为24MPa，得到粗模，
(2)将粗模连同模具一同放入烧结炉内，在加入纯度为99.99％氮气的条件下进行烧结，烧结温度为1000℃，烧结时间为43分钟，然后将温度自然冷却至常温后，将模具从烧结炉内取出，并将制品从模具中取出，即可得到成品石墨制品。
实施例二
一种聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法，包括以下步骤：
S1：按质量分数准备如下材料：聚四氟乙烯6％，加强纤维1.1％，石墨粉53％，稳定剂0.6％、表面活性剂1.5％，有机溶剂36％，固化剂1.8％；
S2：将聚四氟乙烯与有机溶剂一同倒入反应釜内，然后加入表面活性剂，进行搅拌，搅拌转速为170转每分钟，搅拌时间为14分钟，从而得到混合溶液；
S3：将石墨倒入反应釜内，并加入加强纤维、稳定剂和固化剂，进行加热搅拌，加热温度为73℃，搅拌转速为100转每分钟，搅拌时间为3小时，从而得到混合物；
S4：对反应釜进行升温处理，将温度升至172℃，进行搅拌，搅拌转速为80转每分钟，加热时间为46分钟，得到改性石墨粒；
S5：对得到的改性石墨粒压制成型并进行炭化处理，在1300℃炭化温度下加入99.99％的氮气，即可得到成品改性石墨制品。
一种聚四氟乙烯改性石墨制品的成型工艺，包括以下步骤：
(1)按制品的大小取适量的成品改性石墨，将成品改性石墨倒入模具中，进行压制成型，成型压力为25MPa，得到粗模，
(2)将粗模连同模具一同放入烧结炉内，在加入纯度为99.99％氮气的条件下进行烧结，烧结温度为1300℃，烧结时间为46分钟，然后将温度自然冷却至常温后，将模具从烧结炉内取出，并将制品从模具中取出，即可得到成品石墨制品。
实施例三
一种聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法，包括以下步骤：
S1：按质量分数准备如下材料：聚四氟乙烯8％，加强纤维0.7％，石墨粉51％，稳定剂0.8％、表面活性剂1.3％，有机溶剂36.2％，固化剂2％；
S2：将聚四氟乙烯与有机溶剂一同倒入反应釜内，然后加入表面活性剂，进行搅拌，搅拌转速为160转每分钟，搅拌时间为15分钟，从而得到混合溶液；
S3：将石墨倒入反应釜内，并加入加强纤维、稳定剂和固化剂，进行加热搅拌，加热温度为80℃，搅拌转速为90转每分钟，搅拌时间为3小时，从而得到混合物；
S4：对反应釜进行升温处理，将温度升至180℃，进行搅拌，搅拌转速为80转每分钟，加热时间为43分钟，待反应釜内的液体蒸发后，得到改性石墨粒；
S5：对得到的改性石墨粒压制成型并进行炭化处理，在1400℃炭化温度下加入99.99％的氮气，即可得到成品改性石墨制品。
一种聚四氟乙烯改性石墨制品的成型工艺，包括以下步骤：
(1)按制品的大小取适量的成品改性石墨，将成品改性石墨倒入模具中，进行压制成型，成型压力为26MPa，得到粗模，
(2)将粗模连同模具一同放入烧结炉内，在加入纯度为99.99％氮气的条件下进行烧结，烧结温度为1400℃，，烧结时间为50分钟，然后将温度自然冷却至常温后，将模具从烧结炉内取出，并将制品从模具中取出，即可得到成品石墨制品。
本发明，通过对聚四氟乙烯、有机溶剂和表面活性剂进行混合，并混合加入石墨粉，然后加入加强纤维、稳定剂和固化剂，通过加热混合的方式，使聚四氟乙烯能够充分的分散到石墨的表面，且表面活性剂能够使聚四氟乙烯分散充分，而固化剂与稳定剂能够使聚四氟乙烯稳定的复合在石墨表面，从而形成改性石墨粒，并对改性石墨粒进行炭化处理，使聚四氟乙烯能够彻底复合在石墨表面，得到成品改性石墨，并对成品改性石墨进行压制成型，然后进行烧结固化，得到成品石墨制品，聚四氟乙烯能够有效的增加制品的不沾性，同时能够降低易碎性，以便石墨制品后续使用时能够达到较好的使用效果，而加强纤维能够有效的提高石墨制品的强度与抗拉性，使石墨制品能够具有更好的使用效果。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按比例准备适量的聚四氟乙烯，加强纤维，石墨粉，稳定剂、表面活性剂，有机溶剂和固化剂；
S2：将聚四氟乙烯与有机溶剂一同倒入反应釜内，然后加入表面活性剂，进行搅拌，搅拌转速为120-180转每分钟，搅拌时间为10-15分钟，从而得到混合溶液；
S3：将石墨倒入反应釜内，并加入加强纤维、稳定剂和固化剂，进行加热搅拌，加热温度为70-80℃，搅拌转速为90-120转每分钟，搅拌时间为2-3小时，从而得到混合物；
S4：对反应釜进行升温处理，将温度升至160-180℃，进行搅拌，搅拌转速为60-90转每分钟，加热时间为40-60分钟，待反应釜内的液体蒸发后，得到改性石墨粒；
S5：对得到的改性石墨粒压制成型并进行炭化处理，在1000-1500℃炭化温度下加入99.99％的氮气，即可得到成品改性石墨制品。
2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法，其特征在于：所述S1中各材料组成质量分数如下：聚四氟乙烯4-8％，加强纤维0.5-1.5％，石墨粉50-58％，稳定剂0.3-1％、表面活性剂1.2-1.8％，有机溶剂28-38％，固化剂1.5-2％。
3.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法，其特征在于：所述S1中石墨粉的粒径为20-200μm。
4.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法，其特征在于：所述S1中加强纤维为玻璃纤维、尼龙纤维和陶瓷纤维中的一种或多种，其长度为50-200μm。
5.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法，其特征在于：所述S1中有机溶剂为四氢呋喃和钠奈申中的一种。
6.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法，其特征在于：所述S1中稳定剂为硬脂酸盐、环氧树脂中的一种。
7.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法，其特征在于：所述S1中表面活性剂为邻苯二甲酸酯、脂肪二羧酸酯和偏苯三酸酯中的一种。
8.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯改性石墨制品的制造方法，其特征在于：所述S1中固化剂为甲阶酚醛树脂、氨基树脂和双氰胺中的一种。
9.一种聚四氟乙烯改性石墨制品的成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按制品的大小取适量的成品改性石墨，将成品改性石墨倒入模具中，进行压制成型，成型压力为20-30MPa，得到粗模，
(2)将粗模连同模具一同放入烧结炉内，在加入纯度为99.99％氮气的条件下进行烧结，烧结温度为1000-1500℃，烧结时间为40-50分钟，然后将温度自然冷却至常温后，将模具从烧结炉内取出，并将制品从模具中取出，即可得到成品石墨制品。
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