[发明专利]一种聚四氟乙烯核壳型复合粒子的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚四氟乙烯核壳型复合粒子的制备方法，包括以下步骤：⑴按质量份计，将50~100份固含量在55~65%的PTFE乳液、700~1000份去离子水、0.2~1份乳化剂和0.1~1份pH缓冲剂混合，经超声分散30min后，在氮气氛围下常温搅拌30min，得到混合液；混合液升温至30~50℃时，开始缓慢滴加10~50份单体溶液，滴加完毕后于30~50℃恒温60min；再升温至76℃时缓慢滴加30~90份引发剂水溶液，滴加完毕后于76℃恒温30min，得到PTFE种子乳胶粒溶液；⑵向PTFE种子乳胶粒溶液中同时缓慢滴加90~200份单体溶液和210~270份引发剂水溶液，4~6h滴完，于76℃保温搅拌12~24h，最后用质量浓度为5%的氨水溶液调节pH值至中性，即得。本发明聚合成本低、可控性好、对环境友好，所得产物具有优异的摩擦学性能。

技术领域

本发明涉及特殊形貌聚合物材料制备技术领域，尤其涉及一种聚四氟乙烯核壳型复合粒子的制备方法。

背景技术

作为具有优异性能的润滑添加剂，聚四氟乙烯（PTFE）被广泛应用于航天、航空、汽车工业等领域的高分子自润滑零部件中。可是，由于PTFE特殊的化学结构和分子链特征，导致其表现出较差的抗蠕变性能和耐磨性，同时由于PTFE的表面疏水特性导致其在聚合物中的分散性能较差。传统方法只能利用机械混合法将PTFE与其它聚合物或改性粒子进行物理分散，使得PTFE的润滑特性无法得到充分发挥，从而无法满足现代工业对高分子材料低摩擦和高耐磨的服役要求。因此，亟需一种能够提高聚四氟乙烯的耐磨性以及与其它材料具有良好界面结合力和相容性的化学改性方法。

对于PTFE来说，常见的表面修饰方法包括化学腐蚀和高能辐射等，此类方法成本高、产率低、易污染以及工艺可控性差，并且会导致碳氟键的断裂或破坏，使得PTFE的润滑性能产生下降。核壳结构可以在不破坏PTFE原有化学结构和分子链状态的情况下在成核表面进行化学修饰，使得PTFE的分散性和和表面活性得到很大提升。近年来研究者们纷纷开展了有关以PTFE为核的核壳结构的研究工作。专利CN201610506507.3设计了一种含稀土的聚四氟乙烯核壳聚合物的制备方法，由于稀土元素的存在，聚四氟乙烯中的氟元素和1-庚烯-1，2-二硼酸双(2，3-二甲基-2，3-丁二醇)乙酯引入的硼元素能够与稀土元素发生强烈的相互作用，使得所制备的核壳结构复合物具有优异的抗凝聚性能。专利CN201610100068.6设计了一种以PTFE为核的核壳型乳液及其制备方法，所制备的复合物涂层改善了PTFE在橡胶上的粘附性能，粘附力能够达到4B等级，接触角和吸水率测试结果表明该核壳复合物涂层具有良好的疏水特性。专利CN201310730597.0制备了以聚四氟乙烯乳液为种子的核壳结构复合物，在可聚合的非离子硼酸酯的协同作用下，使得所制备的PTFE种子乳液与壳层单体之间的相容性得到了提高，从而改善了PTFE的润湿性和分散性。另外，专利CN201810062665.3采用种子乳液聚合的方法在聚四氟乙烯核表面上包覆了一层丙烯酸酯类的聚合物，通过调控PTFE与交联剂的用量能够调控压敏胶的压敏性能，实验操作简单且核壳结构、形貌和组成可控性强。

以上研究可以看出，核壳结构在提高PTFE的分散性、润湿性、相容性以及其他一些力学性能方面起到了不可忽视的作用，然而对于PTFE基核壳结构摩擦学性能的研究却相对较少。专利CN200610123414.9涉及了高耐磨性聚四氟乙烯复合材料及其制备方法，该方法将金属氧化物、非金属氧化物、碳化物以及纤维类填充物等耐磨性填料添加到含有PTFE、单体、引发剂的体系中，采用分散聚合制备出了具有高耐磨性的聚四氟乙烯复合材料。相比于物理方法，该化学方法对PTFE的表面修饰使其分散性、相容性、耐磨性、耐热性和高温力学性能均得到了提高。但是表面活性剂和分散剂的存在会对样品造成污染，而且对该体系来讲分离相对较困难。专利CN201810040215.4也涉及到了一种自修复型自润滑材料及其制备方法，实验表明被耐磨聚合物或者二维材料改性后的PTFE的相容性、力学性能以及耐磨性均得到了提高，而且微胶囊的引入使其具有自修复功能，因此自润滑复合材料的服役寿命得到了提高，但是PMMA单相的存在对PTFE表面润湿性的特高并不是特别明显，而且研究表明PMMA不具有特别优异的摩擦学性能。