[发明专利]一种PFA材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种高加工性的含氟材料，特别是一种PFA材料。

背景技术

含氟高分子是指全部或部分的碳-氢键为碳-氟键取代的高分子化合物，如PTFE、PFA等。由于具有耐化学腐蚀性、耐大气老化性、优良的介电性能、独特的低表面能、宽广的使用温度范围等特性，广泛应用于原子能、航天、电子、机械制造、化学等工业。但是含氟高分子材料由于其表面特性难以与其他材料共混使用，并且价格昂贵应用成本高昂，从而难以在各大应用领域被普遍广泛地推广。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种PFA材料具有良好的耐磨性、较高的工作温度区间、耐候性好以及摩擦系数低等方面的优势，并且具有良好的加工性，并且降低生产使用的成本。

本发明公开的PFA材料，包括PFA粒料以及添加剂，所述的添加剂包括碳纤维纳米管、足球烯、耐候剂、增强填料、阻燃剂、偶联剂以及交联剂，所述各组分组成(以重量份数计)为：PFA粒料100份、碳纤维纳米管15-20份、足球烯C540 5-10份、耐候剂10-15份、阻燃剂20-30份、增强填料15-20份、偶联剂15-30份以及交联剂10-20份，耐候剂包括7-10份的抗氧剂和3-8份的光稳定剂。

作为一种优选，PFA粒料、耐候剂、耐磨增强剂、增强填料以及阻燃剂经高速混练机混合均匀后再加入均经过预处理的碳纤维纳米管和足球烯C540，并添加偶联剂总体积的30-40％再经过球磨机球磨均匀，再加入剩余的偶联剂混合均匀后出料，于20-80KPa偶联剂饱和蒸汽环境下静置4-6小时。通过将偶联剂分两步加入与聚四氟乙烯粒料、抗冲击改性剂、增韧剂、耐候剂、耐磨增强剂、增强填料以及阻燃剂，不仅仅可以在球磨过程中提高球磨质量，使得各种原料在粒度上趋于稳定一致，同时也能够使混合更为均匀，避免干态条件下不停颗粒物的相对流动和分层，难以混合均匀，并且在球磨过程中加入30-40％的偶联剂还不仅能够避免液量过大增加球磨难度，同时又能够在球磨过程中实现偶联剂与原料充分接触浸润，通过原料的相容性以及产品的质量稳定性，再于低压偶联剂饱和蒸汽环境下进行浸泡静置，使原料中混入的挥发性杂质如氧气等充分置换析出，并且通过空隙交换的方式，有效地提高了除杂效果，保证偶联剂对原料表面、间隙等界面的浸润质量。

作为一种优选，碳纤维纳米管和足球烯C540的预处理工艺为将碳纤维纳米管和足球烯C540与无水KOH超细粉体混合均匀后，以厚度0.2-0.5mm平铺于卧式石英管内，在600-800摄氏度流动氮气氛围下受热反应6-8小时，再于0.1M稀盐酸中酸洗后以去离子水淋洗至洗涤水酸碱度为中性后，过滤并经1-2MPa氮气脉冲脉冲气流干燥，脉冲频率60-80HZ，干燥温度60-80摄氏度，干燥至含水率低于0.2％后即可。无水KOH超细粉体为采用KOH热饱和溶液程序降温高速搅拌重结晶得到的晶体，程序降温速度为0.1摄氏度/分钟，搅拌速度3600-4000转/分钟，再经真空脱水得到，真空度-0.2MPa，脱水温度80-120摄氏度。

作为一种优选，耐候剂中光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮以及抗氧剂为没食子酸丙酯。

作为一种优选，偶联剂为乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷。偶联剂可以改善原料的表面活性，提高不同性质材料的相容性，从而改善材料的稳定性和一致性，提高其力学性能和质量稳定性。

作为一种优选，交联剂为2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷。

作为一种优选，阻燃剂为三水合氧化铝、硼酸锌或偏硼酸锌中的一种与聚磷酸铵的质量比1∶3-5的混合物。

作为一种优选，增强填料为粒度30-50微米的玻璃微珠。

PFA的英文名称为：Polyfluoroalkoxy，中文名称为：四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(又称：过氟烷基化物，可溶性聚四氟乙烯)。

抗氧剂又称抗氧化剂，能抑制或延缓塑料在制造、加工、应用和贮存中，因受热、光、机械应力、电场、辐射及添加剂中所含重金属离子等因素所引起的塑料及制品外观和内在性能的劣化作用。其种类繁多。按化学结构可分为酚类、胺类、含磷化合物、含硫化合物和有机金属盐等5大类。根据不同的作用机理，酚类和胺类又称为主抗氧剂，含磷和硫的化合物又称为辅抗氧剂。主抗氧剂的作用是捕获氧化降解中产生的活泼自由基，从而中断链式降解反应，达到抗氧化目的。辅助抗氧剂的作用是将氧化降解的中间产物分解为非自由基产物。通常，主、辅抗氧剂并用，通过相互的协同效应达到最佳的抗氧化效果。抗氧剂研究的主要方向是提高抗氧效率、持久性和相容性。