[发明专利]一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法，包括以下重量份的组分：70～99份的聚四氟乙烯、10～30份的聚四氟乙烯乳液上浆处理的增强材料和0.5～5份的二硫化钼/石墨混合物。制备方法为：首先将增强材料表面采用聚四氟乙烯乳液进行上浆处理；将聚四氟乙烯树脂、聚四氟乙烯乳液上浆处理的增强材料和二硫化钼/石墨混合物混合并压制烧结而成。本发明的聚四氟乙烯复合材料拉伸强度≥25MPa，断裂拉伸应变≥280％，摩擦系数(干摩擦)≤0.20，磨痕宽度(干摩擦)≤5.0mm，在具备高强度和高延伸率的同时具备优异的耐磨性能。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其是涉及一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚四氟乙烯材料作为密封材料广泛应用工程机械、石油设备、航空航天、海洋船舶等国民经济各个领域，特别是一些无法使用润滑介质的特殊工况条件下，聚四氟乙烯材料作为一种重要的聚合物复合自润滑材料应用更加广泛。

然而纯的聚四氟乙烯并不耐磨，需要对其进行增强耐磨改性，国内外学者开展了对于聚四氟乙烯的各种改性研究，如将玻璃纤维、碳纤维、聚醚醚酮、聚苯酯等增强材料与聚四氟乙烯共混，以提高聚四氟乙烯的耐磨性能，由于聚四氟乙烯的极低表面能，采用硅烷类偶联剂和钛酸酯偶联剂对无机填料进行处理以提高填料与聚四氟乙烯的相容性，然而聚四氟乙烯烧结温度一般在380℃左右，上述偶联剂一般在380℃条件下已达到分解温度，无法起到较好的效果；另外为了增加其耐磨性能，一般填料的质量分数在10％～30％左右，这会大大降低聚四氟乙烯本身的强度和拉伸断裂应变，限制了聚四氟乙烯复合材料在一些高压场合的应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将增强材料表面采用聚四氟乙烯乳液进行上浆处理；

将聚四氟乙烯树脂、聚四氟乙烯乳液上浆处理的增强材料和二硫化钼/石墨混合物混合并压制烧结而成。

在本发明的一个实施方式中，所述的聚四氟乙烯乳液为固含量为5～20％的聚四氟乙烯水分散液。

在本发明的一个实施方式中，将增强材料表面采用聚四氟乙烯乳液进行上浆处理的方法，包括以下步骤：

1)将增强材料加入聚四氟乙烯乳液；

2)在20-28℃条件下，采用砂磨机进行搅拌分散1-6h后，加入破乳剂进行破乳，破乳剂的加入量为增强材料和聚四氟乙烯乳液中的固含量总和的40％～50％；

3)将步骤2)中的混合物通过离心、沉降分层或抽滤等方式得到高固含量的破乳混合物；

4)将步骤3)破乳混合物进行干燥，得到聚四氟乙烯乳液上浆处理的增强材料。

在本发明的一个实施方式中，将增强材料表面采用聚四氟乙烯乳液进行上浆处理过程中，进行干燥处理的方法为：先在100～120℃的条件下干燥2～4h，然后升温至220～280℃，再干燥4～6h。

在本发明的一个实施方式中，所述增强材料为玻璃纤维。

在本发明的一个实施方式中，所述的玻璃纤维为低长径比玻璃纤维，纤维直径7～20μm，长径比3:1～10:1。

在本发明的一个实施方式中，所述破乳剂选自甲醇、乙醇、正丁醇或异丙醇等。

在本发明的一个实施方式中，所述聚四氟乙烯树脂、聚四氟乙烯乳液上浆处理的增强材料和二硫化钼/石墨混合物的重量份比例如下：

聚四氟乙烯树脂70～99重量份，