CN114957769B - 一种ptfe改性板材以及含有ptfe改性板材的ptfe耐磨滑板 - Google Patents

一种ptfe改性板材以及含有ptfe改性板材的ptfe耐磨滑板 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种PTFE改性板材以及含有PTFE改性板材的PTFE耐磨滑板，属于聚四氟乙烯的技术领域。一种PTFE耐磨滑板，包括PTFE改性板材、金属板材以及环氧胶水，PTFE改性板材的制备方法为：S1、称取配料：聚四氟乙烯、玻璃纤维、碳纤维；S2、挤出成板；S3、表面改性：采用硅烷偶联剂浸泡板材，再将板材等离子体处理，并采用环氧丁烯、4‑乙烯基苯并环丁烯、4‑(2‑环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯进行表面接枝改性。本申请的PTFE改性板材具有良好的导热性能与强度性能，且与环氧胶水有良好的粘结性能，使制得的PTFE滑板呈现出良好的硬度性能、耐磨性能与剥离强度。

Description

一种PTFE改性板材以及含有PTFE改性板材的PTFE耐磨滑板
技术领域
本发明涉及聚四氟乙烯领域，尤其是涉及一种PTFE改性板材以及含有PTFE改性板材的PTFE耐磨滑板。
背景技术
PTFE，即聚四氟乙烯，由于其具有优良的耐酸抗碱、耐高温性能等性能，在交通机械、农业机械、工程机械、采矿、液压、机床、纺织、印刷印染、测量仪器、医疗器械等各行业中得到广泛的应用。
此外，聚四氟乙烯具有极低的摩擦系数，特别适用于作为滑板材料，通过在2-4mm厚的聚四氟乙烯板表面涂刷胶水，将钢板粘接至聚四氟乙烯板表面，并加压固定，直至胶层固化，即可制得润滑性能良好的聚四氟乙烯滑板材料。
但是，由于聚四氟乙烯材料的表面能极低，聚四氟乙烯与钢板之间的粘接强度较差，当聚四氟乙烯滑板受到较大的作用力或者长期使用后，聚四氟乙烯板容易与钢板发生剥离。聚四氟乙烯板厚度较薄，若通过表面粗化处理来提高粘接强度的手段，容易对聚四氟乙烯板造成损伤，影响聚四氟乙烯滑板性能，而通过选择质量更好胶水或改良固化条件来提高聚四氟乙烯滑板的剥离强度，其剥离强度也仅能在2～5kN/m之间，目前国内生产的聚四氟乙烯滑板剥离强度已达到瓶颈，其应用范围受到较大的限制。
发明内容
为了改善聚四氟乙烯滑板的以上缺陷，本申请提供一种PTFE改性板材以及含有PTFE改性板材的PTFE耐磨滑板。
本申请提供的一种PTFE改性板材以及含有PTFE改性板材的PTFE耐磨滑板，采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种PTFE改性板材，采用如下的技术方案：
一种PTFE改性板材，其制备方法包括以下步骤：
S1、称取配料：按质量百分比计，称取以下原料：聚四氟乙烯60～80％、纤维填料20～40％；
S2、挤出成板：将配好的原料烘干、烧结、挤出，获得板材；
S3、表面改性：采用硅烷偶联剂对板材进行表面预处理，再将板材置于等离子处理设备中作等离子体处理，并采用表面改性剂以及引发剂进行表面接枝改性，获得表面接枝有环氧基以及苯并环丁烯单体的PTFE改性板材，所述表面改性剂包括：环氧丁烯、4-乙烯基苯并环丁烯、4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯的至少一种，所述表面改性剂的用量为10～100g/㎡板材。
通过在聚四氟乙烯中添加纤维填料，提高了PTFE板材的耐磨强度。此外，通过硅烷偶联剂与纤维填料表面的羟基水解缩合反应而接入板材表面，再通结合等离子处理，使得聚四氟乙烯表面形成羟基、羰基、羧基、氨基或醛基等活性基团，采用环氧丁烯、4-乙烯基苯并环丁烯、4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯作为接枝单体，活性基团引发表面改性剂的环氧基开环，使得聚四氟乙烯板材表面引入碳碳双键，另外，等离子处理后四氟乙烯表面还会形成自由基，能够引发表面改性单体接枝到PTFE表面，从而使聚四氟乙烯板材表面形成长分子链，能够参与环氧胶水或其与聚4-(2环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯复配的胶水的固化，从而形成粘接强度更高的粘结界面，除此之外，板材经过表面单体接枝后，引入的苯并环丁烯基团能够在高温下开环而发生分子间的交联，将聚四氟乙烯、纤维填料表面接枝的分子链进一步发生交联，从而实现平面到立体的交联效果，如此形成的网络状聚合物如同纤维状般掺入环氧胶水的粘接界面，不仅提高了粘接强度，使得聚四氟乙烯滑板的剥离强度更高，而且对环氧胶水起到了良好的增韧改性效果，使得聚四氟乙烯板材能够与金属板之间的胶层韧度更高，这种PTFE改性板材特别适用于需要采用进行环氧胶水粘接工序的PTFE滑板的制作。
优选的，所述纤维填料为玻璃纤维5～20％、碳纤维15～20％。
通过添加玻璃纤维、碳纤维作为聚四氟乙烯的填料，不仅提高了聚四氟乙烯板材的耐磨强度，而且提高了聚四氟乙烯板材的热传导性能，使得聚四氟乙烯板材特别适用于作为滑板材料而应用，使得PTFE滑板的耐久性能更佳。
优选的，所述S3中，环氧丁烯的用量为0～50g/㎡板材，4-乙烯基苯并环丁烯的用量为0～50g/㎡板材，4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯的用量为0～100g/㎡板材。
优选的，所述S3中，环氧丁烯的用量为5～10g/㎡板材，4-乙烯基苯并环丁烯的用量为5～10g/㎡板材，4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯的用量为70～80g/㎡板材。
优选的，所述S3中，以连续浸泡或整卷浸泡表面改性剂的方式进行表面接枝处理。
优选的，所述S3中，以四氢呋喃作为溶剂将表面改性剂稀释制成表面改性液进行浸泡改性处理。
通过将环氧丁烯、4-乙烯基苯并环丁烯、4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯按特定用量配合，有利于进一步提高对聚四氟乙烯板材表面进行单体接枝改性效果，对后续涂覆的环氧胶水有更好的增韧作用。
优选的，所述S3中，浸泡温度为80～90℃，浸泡时间为45～60min。
优选的，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560或KH-570的一种或多种的组合。优选的，所述硅烷偶联剂为KH-570。
通过特别采用KH-570对板材进行预处理，纤维填料表面的羟基能够促使与KH-570发生水解反应而形成共价键结合，使得聚四氟乙烯板材的纤维填料接入碳碳双键，从而使得聚四氟乙烯、纤维填料之间能够通过接枝的单体而形成致密网络结构的膜表面，进一步提高了板材的耐磨性以及聚四氟乙烯滑板的剥离强度。
优选的，所述S3中，将板材置于等离子处理设备中，系统真空度为133Pa～150Pa，射频功率为100～150W，处理距离为50～100cm，等离子处理时间为120～150s，接枝聚合处理时间为90～100min。
优选的，以氧气、氨气或甲烷作为等离子处理设备的离子气氛体。
通过对聚四氟乙烯板材以特定的条件进行等离子处理，使得聚四氟乙烯、纤维填料表面形成足够量的自由基以及活性基团，在板材表面接枝改性后，剩余的活性基团还能够参与环氧胶水的固化，从而使聚四氟乙烯滑板具有更高的剥离强度。
优选的，所述S3中，在表面接枝处理时还投加有助交联剂，所述助交联剂包括3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚或环氧乙烷基乙烯基POSS，所述助交联剂的用量为5～10g/㎡板材。
优选的，所述S3中，3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚的用量为0～3g/㎡板材，环氧乙烷基乙烯基POSS的用量为0～8g/㎡板材。
通过采用3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚、环氧乙烷基乙烯基POSS作为助交联剂，使得聚四氟乙烯表面接枝的分子链更长，且接枝的分子链之间相互交联，形成致密的网络结构，从而进一步提高了与环氧胶水的结合力。
优选的，S2、挤出成板，包括以下步骤：
S2a、将配好的原料混合均匀，投入至推压机的料斗，并以100～300℃烘干处理；
S2b、将料斗中烘干的原料下料推压，以330～390℃烧结、挤出，降温至100～200℃，压油穴处理，得到板材。
通过在推压机下料烧结前进行100～300℃的烘干处理，保证聚四氟乙烯、纤维填料达到熔融温度前能够充分烘干水分，减少了由于纤维填料表面存在羟基吸附的水分对聚四氟乙烯烧结的影响，而且能够起到对原料预热的作用，使得推压机的入料区温度能够直接提高调至熔融温度，提高了推压产量，也有利于提高原料烧结的均匀性与稳定性，保证了挤出板材的质量。
优选的，所述烘干步骤在推压机的料斗中进行，原料完成烘干处理后下料推压，推压过程中，投放下一批原料进行烘干，如此间歇推压送料。
通过将原料设于推压机料斗中进行烘干，一方面能够使烘干后的原料直接下料推压烧结，减免原料在空气中重复吸湿的问题，另一方面能够利用等待物料推压的时间进行预热处理，提升了板材的推压产量以及烧结均匀稳定性，大幅提高了聚四氟乙烯板材的生产效率。
第二方面，本申请提供一种PTFE耐磨滑板，采用如下的技术方案：
一种PTFE耐磨滑板，包括PTFE改性板材、金属板材以及用于将所述PTFE改性板材与金属板材相粘合的环氧胶水。
通过采用改性PTFE板材作为PTFE滑板的主要材料，PTFE板材中掺入的纤维填料能够提高PTFE滑板的耐磨强度，大幅提高了PTFE滑板的耐久性能，而PTFE板材的表面接入的环氧基团以及苯并环丁烯类单体，使得PTFE改性板材与环氧胶水在一定高温范围固化粘接时，单体上的环氧基参与环氧胶水的固化，并且单体上的苯并环丁烯能够开环而相互交联，从而能够大幅提高PTFE板材与金属板材的粘结力，使PTFE滑板具有更理想的剥离强度。
第三方面，本申请提供一种PTFE耐磨滑板的制备方法，采用如下的技术方案：
一种PTFE耐磨滑板的制备方法，该制备方法为：将环氧胶水涂覆在PTFE改性板材与金属板材之间贴合粘接，于100～150℃预固化1～2h，再升温至200～300℃处理30～45min，即得PTFE耐磨滑板。
通过对粘贴的PTFE改性板材与金属板材升温至一定温度范围内进行预固化，首先使环氧胶水与PTFE改性板材表面接枝的分子链一同交联固化，再通过继续升温，使粘接界面的苯并环丁烯开环而继续交联，进而使得粘接界面更加致密，使得PTFE板材与金属板材粘接力更强，提高了PTFE滑板的剥离强度。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过将碳纤维、玻璃纤维复配作为聚四氟乙烯板材的填料，使得PTFE板材的热传导性能、表面硬度以及强度性能得到大幅的提升，有利于聚四氟乙烯板材在受到摩擦后不易局部过热而受损，从而能够制备出耐磨性能更佳的PTFE滑板。
2.通过采用硅烷偶联剂对板材进行表面预处理，使得聚四氟乙烯板材的纤维填料表面的羟基与硅氧烷发生水解缩合，降低了板材的表面能，有助于提高后续的板材表面改性效果。
3.通过采用KH-570硅烷偶联剂、等离子处理以及环氧丁烯、4-乙烯基苯并环丁烯、4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯的表面改性手段，使聚四氟乙烯、碳纤维、玻璃纤维表面分别接入长分子链，且分子链之间相互聚合，将聚四氟乙烯、碳纤维、玻璃纤维的接枝单体之间连成同一平面的致密网络状保护膜，使制得的PTFE滑板不仅具有良好的耐磨性能，而带有环氧基的长分子链能够深入环氧胶水内部参与固化，提高了板材环氧胶水的粘结力，使PTFE滑板呈现出优异的剥离强度。
4.通过采用KH-570硅烷偶联剂、等离子处理以及环氧丁烯、4-乙烯基苯并环丁烯、4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯的表面改性手段，还能够使环氧胶水得到填充的改性，胶层中的苯并环丁烯在一定高温范围内能够开环而继续相互交联，从而实现胶层的增韧效果，进一步提升了PTFE滑板的胶层粘接力。
5.通过采用3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚、环氧乙烷基乙烯基POSS作为助交联剂，能够辅助PTFE板材与环氧胶水之间形成交联密度更大的粘接界面，不仅提高了环氧胶水的强韧性，而且进一步提高了PTFE滑板的剥离强度。
具体实施方式
以下结合实施例以及性能检测对本申请作进一步详细说明。
实施例1
一种PTFE改性板材，其制备方法包括以下步骤：
S1、称取配料：称取以下原料：聚四氟乙烯75g、玻璃纤维10g、碳纤维15g，混合均匀获得单次挤出成板的原料用量。
S2、挤出成板：
S2a、将配好的原料投入至推压机的料斗中，预热区温度设为200℃，搅拌烘干处理3min。
S2b、将料斗中烘干的原料下料推压、管状模具剖摊过渡成板、烧结、挤出，推压机的一区温度设为330℃，二区温度设为390℃，三区温度设为350℃，四区温度设为330℃，制成厚度为4±0.2mm的板材，再通过水冷槽冷却至150℃，对板材的一面进行压油穴碾制处理。
其中，在将烘干后的原料下料推压后，即可将下一轮板材的原料投入推压机的料斗中进行烘干处理，在等待原料熔融推压至管状模具的过程中，料斗中的原料也完成了烘干处理，如此即可马上进行下一轮原料的下料推压。
S3、表面改性：
S3a、待板材降温至90℃，采用KH-570硅烷偶联剂淹没浸泡板材，在80℃下处理50min。
S3b、待KH-570硅烷偶联剂处理后的板材干燥后，将板材置于等离子处理设备中，以氧气作为等离子气氛体，将系统真空度调为133Pa，射频功率调为100W，处理距离50cm，等离子处理80s，再以甲烷作为等离子气氛体等离子处理70s，然后将板材从等离子处理设备中取出，并放入表面改性液中淹没浸泡接枝处理90min，取出即得PTFE改性板材。
其中，表面改性液由100g的环氧丁烯、100g的4-乙烯基苯并环丁烯、700g的4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯、30g的3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚、70g的环氧乙烷基乙烯基POSS溶解于5kg的四氢呋喃混合均匀制成，表面改性液中还含有1wt％的AIBN引发剂，浸泡的板材面积为10m2，板材能够完全淹没浸泡于表面改性液中，浸泡过程中表面改性液保持循环流动。
一种PTFE耐磨滑板，其制备方法如下：
取上述制得的PTFE改性板材，在PTFE改性板材压油穴处理的另一面涂覆100g/㎡板材的环氧胶水，再往涂覆有环氧胶水的PTFE改性板材的一面贴合钢板，置于100℃预固化1h，再升温至210℃处理30min，取出，即得PTFE耐磨滑板。
实施例2
一种PTFE改性板材，其制备方法包括以下步骤：
S1、称取配料：称取以下原料：聚四氟乙烯60g、玻璃纤维20g、碳纤维20g，混合均匀获得单次挤出成板的原料用量。
S2、挤出成板：
S2a、将配好的原料投入至推压机的料斗中，预热区温度设为200℃，搅拌烘干处理3min。
S2b、将料斗中烘干的原料下料推压、管状模具剖摊过渡成板、烧结、挤出，推压机的一区温度设为330℃，二区温度设为390℃，三区温度设为350℃，四区温度设为330℃，制成厚度为4±0.2mm的板材，再通过水冷槽冷却至200℃，对板材的一面进行压油穴碾制处理。
S3、表面改性：
S3a、待板材降温至90℃，采用KH-570硅烷偶联剂淹没浸泡板材，在80℃下处理60min。
S3b、待KH-570硅烷偶联剂处理后的板材干燥后，将板材置于等离子处理设备中，以氧气作为等离子气氛体，将系统真空度调为150Pa，射频功率调为150W，处理距离100cm，等离子处理60s，再以甲烷作为等离子气氛体等离子处理60s，然后将板材从等离子处理设备中取出，并放入表面改性液中淹没浸泡接枝处理90min，取出即得PTFE改性板材。
其中，表面改性液由50g的环氧丁烯、50g的4-乙烯基苯并环丁烯、800g的4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯、20g的3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚、80g的环氧乙烷基乙烯基POSS溶解于5kg的四氢呋喃混合均匀制成，表面改性液中还含有1wt％的AIBN引发剂，浸泡的板材面积为10m2，板材能够完全淹没浸泡于表面改性液中，浸泡过程中表面改性液保持循环流动。
一种PTFE耐磨滑板，其制备方法与实施例1的PTFE耐磨滑板一致，不同之处在于PTFE改性板材采用本实施例的PTFE改性板材。
实施例3
一种PTFE改性板材，其制备方法包括以下步骤：
S1、称取配料：称取以下原料：聚四氟乙烯80g、玻璃纤维5g、碳纤维15g，混合均匀获得单次挤出成板的原料用量。
S2、挤出成板：
S2a、将配好的原料投入至推压机的料斗中，预热区温度设为200℃，搅拌烘干处理3min。
S2b、将料斗中烘干的原料下料推压、管状模具剖摊过渡成板、烧结、挤出，推压机的一区温度设为330℃，二区温度设为390℃，三区温度设为350℃，四区温度设为330℃，制成厚度为4±0.2mm的板材，再通过水冷槽冷却至150℃，对板材的一面进行压油穴碾制处理。
S3、表面改性：
S3a、待板材降温至90℃，采用KH-570硅烷偶联剂浸泡板材，在80℃下处理45min。
S3b、待KH-570硅烷偶联剂处理后的板材干燥后，将板材置于等离子处理设备中，以氧气作为等离子气氛体，将系统真空度调为133Pa，射频功率调为100W，处理距离100cm，等离子处理80s，再以甲烷作为等离子气氛体等离子处理70s，然后将板材从等离子处理设备中取出，并放入表面改性液中淹没浸泡接枝处理90min，取出即得PTFE改性板材。
其中，表面改性液由150g的环氧丁烯、150g的4-乙烯基苯并环丁烯、600g的4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯、10g的3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚、40g的环氧乙烷基乙烯基POSS溶解于5.05kg的四氢呋喃混合均匀制成，表面改性液中还含有1wt％的AIBN引发剂，浸泡的板材面积为10m2，板材能够完全淹没浸泡于表面改性液中，浸泡过程中表面改性液保持循环流动。
一种PTFE耐磨滑板，其制备方法与实施例1的PTFE耐磨滑板一致，不同之处在于PTFE改性板材采用本实施例的PTFE改性板材。
实施例4
一种PTFE板材，其制备方法与实施例1的区别在于：
S3b步骤中，表面改性液由200g的环氧丁烯、200g的4-乙烯基苯并环丁烯、600g的4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯溶解于5kg的四氢呋喃混合均匀制成，表面改性液中还含有1wt％的AIBN引发剂，浸泡的板材面积为10m2，板材能够完全淹没浸泡于表面改性液中，浸泡过程中表面改性液保持循环流动，浸泡处理90min，取出即得PTFE改性板材。
一种PTFE耐磨滑板，其制备方法与实施例1的PTFE耐磨滑板一致，不同之处在于PTFE改性板材采用本实施例的PTFE改性板材。
实施例5
一种PTFE板材，其制备方法与实施例1的区别在于：
S3a步骤中，采用KH-550硅烷偶联剂淹没浸泡板材，在80℃下处理50min。
一种PTFE耐磨滑板，其制备方法与实施例1的PTFE耐磨滑板一致，不同之处在于PTFE改性板材采用本实施例的PTFE改性板材。
实施例6
一种PTFE板材，其制备方法与实施例1的区别在于：
S3b步骤中，表面改性液由100g的4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯、30g的3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚、70g的环氧乙烷基乙烯基POSS溶解于5.8kg的四氢呋喃混合均匀制成，表面改性液中还含有1wt％的AIBN引发剂，浸泡的板材面积为10m2，板材能够完全淹没浸泡于表面改性液中，浸泡过程中表面改性液保持循环流动，浸泡处理100min，取出即得PTFE改性板材。
一种PTFE耐磨滑板，其制备方法与实施例1的PTFE耐磨滑板一致，不同之处在于PTFE改性板材采用本实施例的PTFE改性板材。
实施例7
一种PTFE板材，其制备方法与实施例1的区别在于：
S3b步骤中，表面改性液由700g的4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯、30g的3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚、70g的环氧乙烷基乙烯基POSS溶解于5.2kg的四氢呋喃混合均匀制成，表面改性液中还含有1wt％的AIBN引发剂，浸泡的板材面积为10m2，板材能够完全淹没浸泡于表面改性液中，浸泡过程中表面改性液保持循环流动，浸泡处理90min，取出即得PTFE改性板材。
一种PTFE耐磨滑板，其制备方法与实施例1的PTFE耐磨滑板一致，不同之处在于PTFE改性板材采用本实施例的PTFE改性板材。
实施例8
一种PTFE板材，与实施例1的区别在于：
S3b步骤中，表面改性液由200g的环氧丁烯、700g的4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯、30g的3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚、70g的环氧乙烷基乙烯基POSS溶解于5kg的四氢呋喃混合均匀制成，表面改性液中还含有1wt％的AIBN引发剂，浸泡的板材面积为10m2，板材能够完全淹没浸泡于表面改性液中，浸泡过程中表面改性液保持循环流动，浸泡处理90min，取出即得PTFE改性板材。
一种PTFE耐磨滑板，其制备方法与实施例1的PTFE耐磨滑板一致，不同之处在于PTFE改性板材采用本实施例的PTFE改性板材。
实施例9
一种PTFE改性板材，其制备方法与实施例1的区别在于：
S3b步骤中，表面改性液由200g的4-乙烯基苯并环丁烯、700g的4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯、30g的3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚、70g的环氧乙烷基乙烯基POSS溶解于5kg的四氢呋喃混合均匀制成，表面改性液中还含有1wt％的AIBN引发剂，浸泡的板材面积为10m2，板材能够完全淹没浸泡于表面改性液中，浸泡过程中表面改性液保持循环流动，浸泡处理90min，取出即得PTFE改性板材。
一种PTFE耐磨滑板，其制备方法与实施例1的PTFE耐磨滑板一致，不同之处在于PTFE改性板材采用本实施例的PTFE改性板材。
实施例10
一种PTFE板材，与实施例1的区别在于：
S3b步骤中，表面改性液由500g的环氧丁烯、500g的4-乙烯基苯并环丁烯、30g的3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚、70g的环氧乙烷基乙烯基POSS溶解于4.9kg的四氢呋喃混合均匀制成，表面改性液中还含有1wt％的AIBN引发剂，浸泡的板材面积为10m2，板材能够完全淹没浸泡于表面改性液中，浸泡过程中表面改性液保持循环流动，浸泡处理90min，取出即得PTFE改性板材。
一种PTFE耐磨滑板，其制备方法与实施例1的PTFE耐磨滑板一致，不同之处在于PTFE改性板材采用本实施例的PTFE改性板材。
对比例1
一种PTFE板材，与实施例1的区别在于：S1步骤中，PTFE板材的原料中不掺加玻璃纤维和碳纤维。
一种PTFE滑板，其制备方法与实施例1的PTFE耐磨滑板一致，不同之处在于PTFE改性板材采用本对比例的PTFE改性板材。
对比例2
一种PTFE板材，与实施例1的区别在于：不对挤出的板材作S3的表面改性处理。
一种PTFE滑板，其制备方法与实施例1的PTFE耐磨滑板一致，不同之处在于PTFE改性板材采用本对比例的PTFE改性板材。
对比例3
一种PTFE板材，与实施例1的区别在于：不对挤出的板材作S3a的硅烷偶联剂浸泡处理。
一种PTFE滑板，其制备方法与实施例1的PTFE耐磨滑板一致，不同之处在于PTFE改性板材采用本对比例的PTFE改性板材。
对比例4
一种PTFE板材，与实施例1的区别在于：不对挤出的板材作S3b的改性处理。
一种PTFE滑板，其制备方法与实施例1的PTFE耐磨滑板一致，不同之处在于PTFE改性板材采用本对比例的PTFE改性板材。
性能检测试验
实验1
根据GB/T 3398.1-2008《塑料硬度测定第1部分球压痕法标准》，载荷132N，持荷时间60s，对上述实施例以及对比例制得的PTFE滑板进行球压痕硬度(MPa)的检测。
实验2
根据GB/T3960-2016《塑料滑动摩擦磨损试验方法》，对上述实施例以及对比例制得的PTFE滑板进行磨损量(mg)的检测。
实验3
根据GB/T 7122-1996《高强度胶黏剂剥离强度的测定浮辊法》，对上述实施例以及对比例制得的PTFE滑板进行剥离强度(kN/m)的检测。
实验1-3的检测结果详见下表：
Figure BDA0003713655370000101
Figure BDA0003713655370000111
从上表的检测数据的实施例1-10与对比例1对比分析明显可以看出，通过添加玻璃纤维、碳纤维作为聚四氟乙烯板材的填料，玻璃纤维改善板材的力学性能，并使聚四氟乙烯滑板具有更高的球压痕硬度，同时复配碳纤维以增强板材的导热性能，玻璃纤维与碳纤维共同配合，大幅降低了板材的磨损量，使制得的PTFE滑板具有良好的耐磨性能。另外，通过对板材表面进行改性处理，能够维持聚四氟乙烯板材的极低的摩擦系数，降低了纤维填料的掺入对聚四氟乙烯滑板带来的摩擦系数影响。
从实施例1与对比例2的检测数据对比可以看出，对板材采用KH-570硅烷偶联剂、等离子处理以及环氧丁烯、4-乙烯基苯并环丁烯、4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯结合的表面改性手段，一方面，能够使板材表面的聚四氟乙烯、玻璃纤维、碳纤维接枝成一个平面的致密网络结构保护膜，提高板材的耐磨性，也能够使板材表面受力均匀而不易局部受力碎裂，具有更高的表面硬度，另一方面，板材表面接枝的长分子链深入环氧胶水中从而参与固化，并且环丁烯在一定范围的高温下能够开环交联，实现了从平面到立体交联的进阶效果，使得板材与环氧胶水之间的粘接力得到了大幅的提升，胶层也得到了良好的增韧改性效果，最终使得聚四氟乙烯滑板呈现出更高的剥离强度水平。
结合实施例1与对比例2-4的检测结果对比分析，可以看出，单独采用KH-570硅烷偶联剂的改性手段，或者单独采用等离子单体接枝处理的改性手段，板材的性能提升幅度的叠加，不如采用如实施例1的提升幅度高，说明只有采用本申请的实施例1-4、6-10的KH-570硅烷偶联剂与等离子单体接枝处理结合的手段，才能达到如此显著的性能提升效果。
从实施例1与实施例4的检测数据对比能够说明，添加3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚、环氧乙烷基乙烯基POSS能够进一步提升聚四氟乙烯滑板的表面硬度、剥离强度以及耐磨性能。从实施例1与实施例5的检测数据对比能够说明，特别采用KH-570作为偶联剂，能够使玻璃纤维、碳纤维与聚四氟乙烯表面相互接枝聚合，从而使聚四氟乙烯板材与环氧胶水之间的粘接性能以及硬度性能更为理想。
从实施例1与实施例6-10检测数据对比能够说明，环氧丁烯、4-乙烯基苯并环丁烯、4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯按特定用量相互配合，具有更好的接枝改性效果，从而使聚四氟乙烯板材表面形成网络结构更为致密的粘接界面，起到了显著的耐磨性能与抗剥离性能的改善。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种PTFE改性板材，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
S1、称取配料：按质量百分比计，称取以下原料：聚四氟乙烯60～80%、纤维填料20～40%；
S2、挤出成板：将配好的原料烘干、烧结、挤出，获得板材；
S3、表面改性：采用硅烷偶联剂对板材进行表面预处理，再将板材置于等离子处理设备中作等离子体处理，并采用表面改性剂以及引发剂进行表面接枝改性，获得表面接枝有环氧基以及苯并环丁烯单体的PTFE改性板材，所述表面改性剂为4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯，或4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯和环氧丁烯、4-乙烯基苯并环丁烯中至少一种的组合；
所述表面改性剂的用量为10～100g/㎡板材；
所述纤维填料为玻璃纤维5～20%、碳纤维15～20%；
所述S3中，硅烷偶联剂为KH-570，浸泡温度为80～90℃，浸泡时间为45～60min。
2.根据权利要求1所述的一种PTFE改性板材，其特征在于，所述S3中，环氧丁烯的用量为0～50g/㎡板材，4-乙烯基苯并环丁烯的用量为0～50g/㎡板材，4-(2-环氧乙烷基)乙烯基苯并环丁烯的用量为0～100g/㎡板材。
3.根据权利要求1所述的一种PTFE改性板材，其特征在于，所述S3中，将板材置于等离子处理设备中，系统真空度为133Pa～150Pa，射频功率为100～150W，处理距离为50～100cm，等离子处理时间为120～150s，接枝聚合处理时间为90～100min。
4.根据权利要求1所述的一种PTFE改性板材，其特征在于，所述S3中，在表面接枝处理时还投加有助交联剂，所述助交联剂包括3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚或环氧乙烷基乙烯基POSS，所述助交联剂的用量为5～10g/㎡板材。
5.根据权利要求4所述的一种PTFE改性板材，其特征在于，所述S3中，3,3-二烯丙基双酚A缩水甘油醚的用量为0～3g/㎡板材，环氧乙烷基乙烯基POSS的用量为0～8g/㎡板材。
6.根据权利要求1所述的一种PTFE改性板材，其特征在于，
S2、挤出成板：
S2a、将配好的原料混合均匀，投入至推压机的料斗，并以100～300℃烘干处理；
S2b、将料斗中烘干的原料下料推压，以330～390℃烧结、挤出，降温至100～200℃，压油穴处理，得到板材。
7.一种PTFE耐磨滑板，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的PTFE改性板材、金属板材以及用于将所述PTFE改性板材与金属板材相粘合的环氧胶水。
8.一种PTFE耐磨滑板的制备方法，其特征在于,用于制备权利要求7所述的PTFE耐磨滑板，该制备方法为：将环氧胶水涂覆在PTFE改性板材与金属板材之间贴合粘接，于100～150℃预固化1～2h，再升温至200～300℃处理30～45min，即得PTFE耐磨滑板。
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Denomination of invention: A PTFE modified sheet and a PTFE wear-resistant sliding plate containing PTFE modified sheet

Effective date of registration: 20230924

Granted publication date: 20230505

Pledgee: Zhejiang Deqing rural commercial bank Limited by Share Ltd.

Pledgor: Zhejiang Kesai New Material Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980058672