[发明专利]聚四氟乙烯复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备PTFE复合材料的方法。

背景技术

聚四氟乙烯（PTFE）树脂具有优异的耐高低温、耐腐蚀、耐老化、高绝缘、不黏等性能，但由于其尺寸稳定性差、导热性能差、蠕变大、硬度低，尤其是在载荷下易磨损，使它在机械承载、摩擦磨损和密封润滑等领域的应用受到限制。因此为了拓展PTFE的应用领域，需要对其填充改性，即利用填料硬度大、耐磨、尺寸稳定、导热性好等优点来改善PTFE的缺陷。常用的填料包括玻璃纤维，碳纤维，青铜粉，石墨，炭黑，各种陶瓷粉以及一些耐高温有机物等微米填料（钱知勉，包永忠. 氟塑料加工与应用，北京：化学工业出版社，2010:181-182）和纳米Al₂O₃，ZnO，Si₃N₄，TiO₂等纳米填料（详见参考文献1~4）。填料虽然能显著改善PTFE性能，但由于PTFE在混合过程中容易结团，因此其很难与填料混合均匀，从而制约了PTFE复合材料性能的提高。目前人们常采取干混法和溶剂法来制备PTFE复合材料，但干混法不仅难以使物料混合均匀还存在粉尘大、填料粒子丢失等缺点，而溶剂法虽然会促进物料混合均匀，但会使用到有机溶剂，从而存在环境污染、易燃易爆、对人体健康造成伤害等缺点。

上文中用到的参考文献具体如下：

1、Burris D, Sawyer W. “Improved wear resistance in alumina-PTFE nanocomposites with irregular shaped nano- particles”. Wear, 2006, 260:915（Burris D, Sawyer W. 通过使用不规则形状的纳米氧化铝提高PTFE/Al₂O₃纳米复合材料的耐磨损性能，Wear, 2006, 260:915）；

2、Blanchet T, Kandanur S. Schadler L. “Coupled effect of filler content and countersurface roughness on PTFE nanocomposite wear resistance”. Tribol Lett, 2010, 40:11（Blanchet T, Kandanur S. Schadler L. 填充剂含量和对磨件表面粗糙度对PTFE纳米复合材料耐磨损性能的双重影响，Tribol Lett, 2010, 40:11）；

3、Li F, Hu K-a, Li J-l, Zhao B-y. “The friction and wear characteristics of nanometer ZnO filled polytetrafluoroethylene”. Wear, 2002, 249:877（Li F, Hu K-a, Li J-l, Zhao B-y. 纳米ZnO填充聚四氟乙烯摩擦磨损性能研究，Wear, 2002, 249:877）；

4、顾红艳 何春霞. “表面处理纳米Si₃N₄ /PTFE复合材料的力学与摩擦性能”. 润滑与密封，2009, 34（11）：40。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简洁、绿色环保的制备聚四氟乙烯复合材料的方法，采用该方法制备的聚四氟乙烯复合材料性能优良。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种制备聚四氟乙烯复合材料的方法，包括如下步骤：

1）、在添有表面活性剂的水中依次加入聚四氟乙烯和填料，均匀搅拌；

表面活性剂与水的重量比为0. 0002~0.1：1（较佳为0. 0002~0.002：1），所述水的重量与聚四氟乙烯和填料重量之和的比为：0.5~2：1（较佳为2:1），聚四氟乙烯占聚四氟乙烯和填料重量之和的84%~99%；

备注说明：首先将表面活性剂放入水中，均匀搅拌3~8分钟，然后加入聚四氟乙烯均匀搅拌8~12分钟，最后加入填料均匀搅拌12~18分钟；

2）、将步骤1）所得的产物进行过滤，过滤所得的固体依次经洗涤、干燥、模压和烧结，得聚四氟乙烯复合材料。

作为本发明的聚四氟乙烯复合材料的制备方法的改进：

洗涤为：用去离子水清洗2~5次，每次使用的去离子水与聚四氟乙烯和填料重量之和的重量比为1~3:1；

干燥为：于120~200℃干燥6~12小时（较佳为160 ℃烘干8小时），得干燥粉体；