[发明专利]一种用于辐射环境下的含氟复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于辐射环境下的含氟复合材料及其制备方法和应用，所述用于辐射环境下的含氟复合材料按重量份计，包括以下组分：聚四氟乙烯树脂30‑90份；碳纤维5‑20份；三氧化二铬2‑3份；氟化石墨烯1‑5份。本发明提供的用于辐射环境下的含氟复合材料具有良好的耐辐射性能，经辐射后仍可以保持良好的耐磨性能。

技术领域

本发明涉及改性材料技术领域，具体涉及一种用于辐射环境下的含氟复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚四氟乙烯(PTFE)作为一种优良的固体润滑材料，具有良好的耐化学腐蚀性、耐热性、耐寒性、以及具有良好的拉伸强度、挠曲性等力学性能以及电性能。但聚四氟乙烯耐辐射的性能较差，受高能辐射后会引起降解，高分子的电性能和力学性能明显下降。

PTFE暴露在辐射中，会降低它的拉伸强度和伸长率。高剂量的辐射和较长的暴露时间都会导致它碎裂并最终被还原成粉末。毕竟作为密封材料使用时，拉伸强度和伸长率(决定材料的挠曲特性)是最重要的工作指标。

PTFE的辐射损伤阈值为2～7×10⁴rads。根据暴露时间，高于该水平的剂量都会损害PTFE的拉伸和挠曲性能。

同时需要注意的是，PTFE在真空中的损伤阈值比在非真空条件下大约高十倍。因此在在紫外线辐射的情况下，PTFE非常耐腐蚀，即使长期暴露在阳光下，PTFE不会降解或老化。

由于普通的PTFE不能用于高辐射环境，故如何用其他方法来解决PTFE的耐辐射性能，是亟需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种用于辐射环境下的含氟复合材料及其制备方法和应用。具体技术方案如下：

一种用于辐射环境下的含氟复合材料，按重量份计，包括以下组分：

进一步地，所述聚四氟乙烯树脂的粒径为25-50μm。所述聚四氟乙烯树脂优选为粒径25-50μm的悬浮树脂，有助于成型工艺。

进一步地，所述氟化石墨烯的粒径为15-30微米。氟化石墨烯的粒径选择与聚四氟乙烯树脂的粒径相近，有助于提高材料的性能。

进一步地，所述碳纤维为丙烯腈基碳纤维。丙烯腈基碳纤维比较容易轴向取向，形成致密结构，有助于提高辐射性能。

优选地，所述三氧化二铬与氟化石墨烯的重量比为(1-1.2)：1。

进一步地，所述碳纤维的长径比为7-20。

进一步地，所述碳纤维的直径为5-10μm。

进一步地，三氧化二铬的粒径为5-20μm。

进一步地，所述氟化石墨烯经过含氟表面处理剂处理，例如使用低粘度的含氟涂层处理，氟原子连接到石墨烯片层的碳原子上，使石墨烯部分氟化。

本发明还提供上述用于辐射环境下的含氟复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1:按照配比,称取各组分预混合后，得到预混物；

S2：将步骤S1的预混物烘干、搅拌、冷压成型，然后进行高温成型，得到所述用于辐射环境下的含氟复合材料。

进一步地，冷压成型的压力为40-60MPa，高温成型的步骤包括按照30～60℃/小时的速率升温至330℃，保温1小时，按照40～50℃/小时继续升温至380℃，保温1～3小时；然后再按照10～50℃/小时的速率降温至330℃，保温1～2小时。

本发明还提供上述用于辐射环境下的含氟复合材料在制备航空复合材料或核电站周边设备中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：