PTFE复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种PTFE复合材料及其制备方法，PTFE复合材料包括如下质量百分比的原料制备而成：连续纤维2‑30％，PTFE粉体30‑98％，填料粉体0‑50％。该PTFE复合材料利用一定比例的连续纤维和填料粉体对聚四氟乙烯进行改性，连续纤维作为骨架，减少了内部的应力集中点，当PTFE复合材料受到外部载荷时，力传递给连续纤维，连续纤维可起到承重作用，有效地提高了PTFE复合材料的力学性能，拉伸强度最高可达272.4MPa，大尺寸薄壁筒体形状的PTFE复合材料亦可获得十分优异的力学性能，在筒体形状的PTFE复合材料上设置环状加强筋还可进一步提高其径向刚度。

PTFE composite material and preparation method thereof

The present invention relates to a PTFE composite material and the preparation method of PTFE composite material comprises the following weight percentage is prepared with 2: continuous fiber 30%, PTFE powder 30 filler powder 98%, 0 50%. The modification of PTFE PTFE composite material using a certain proportion of the continuous fiber and filler powder, continuous fiber as a skeleton, reduces the stress concentration point inside, when the PTFE composite materials under external load, force is transferred to the continuous fiber, continuous fiber can play the role of a load-bearing, can effectively improve the mechanical properties PTFE composites, the tensile strength is up to 272.4MPa, the large size thin-walled cylinder shaped PTFE composite material can obtain excellent mechanical properties, ring stiffener can further improve the radial stiffness of the composite cylinder is arranged in PTFE shape.

【技术实现步骤摘要】
PTFE复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料领域，特别是涉及一种PTFE复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚四氟乙烯(PTFE)，是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料，这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。随着科学技术的发展，聚四氟乙烯在工程上的应用得到快速的增长，并已成为尖端科学和现代工业不可缺少的重要材料之一，在原子能、国防、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、金属表面处理、制药、医疗、食品、冶金冶炼等工业中广泛用作耐高低温、耐腐蚀材料、绝缘材料等，显示出了光明的发展前景。然而，聚四氟乙烯的力学性能较差，这在一定程度上限制了其在实际中的应用。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种力学性能较好的PTFE复合材料。具体的技术方案如下：一种PTFE复合材料，包括如下质量百分比的原料制备而成：连续纤维2-20％PTFE粉体30-98％填料粉体0-50％。在其中一个实施例中，所述PTFE粉体为悬浮法聚四氟乙烯粉。在其中一个实施例中，所述连续纤维选自PBO纤维、芳纶纤维、碳纤维、SiC纤维或金属纤维。在其中一个实施例中，所述填料粉体为无机粉体或金属粉体，所述无机粉体选自金属或非金属的氧化物、碳化物、硅化物或硼化物；所述金属粉体选自Al、Mg、Ti、Zr、Fe、Cu的金属粉或其金属合金粉。在其中一个实施例中，所述PTFE复合材料的形状为筒体，所述筒体上设有若干条环状加强筋。在其中一个实施例中，所述筒体的直径为50-1000mm，壁厚为1-20mm，相邻2条所述加强筋之间的距离为10-100mm。本专利技术的另一目的在于提供一种上述PTFE复合材料的制备方法，包括如下步骤：将所述PTFE粉体与所述填料粉体混合得复合材料粉体，使所述复合材料粉体包裹所述连续纤维，得纤维粉带；将所述纤维粉带进行缠绕形成纤维粉带筒体；将所述纤维粉带筒体进行烧结处理，即得所述PTFE复合材料。在其中一个实施例中，所述纤维粉带采用缠绕辊进行缠绕，所述缠绕辊的形状与所述纤维粉带筒体相配合，所述缠绕辊上设有环状凹槽，所述纤维粉带填充于所述环状凹槽(以形成加强筋)。在其中一个实施例中，所述连续纤维经过退捻机进行分散。在其中一个实施例中，所述烧结处理的条件为在380-400min内由15-30℃升温至320-400℃，保温0.5-1.5h后降温。本专利技术的原理和有益效果：上述PTFE复合材料利用一定比例的连续纤维和填料粉体对聚四氟乙烯进行改性，连续纤维作为骨架，减少了内部的应力集中点，当PTFE复合材料受到外部载荷时，力传递给连续纤维，连续纤维可起到承重作用，有效地提高了PTFE复合材料的力学性能，拉伸强度最高可达272.4MPa，大尺寸薄壁筒体形状的PTFE复合材料亦可获得十分优异的力学性能，在筒体形状的PTFE复合材料上设置环状加强筋还可进一步提高其径向刚度。附图说明图1为实施例22制备的PTFE复合材料的照片；图2为实施例22制备的PTFE复合材料的环向三个切片的应力-应变曲线图；图3为实施例22制备的PTFE复合材料的轴向三个切片的应力-应变曲线图；图4为实施例23制备的PTFE复合材料的照片。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。一种PTFE复合材料，包括如下质量百分比的原料制备而成：连续纤维2-20％PTFE粉体30-98％填料粉体0-50％。优选地，PTFE粉体为悬浮法聚四氟乙烯粉。优选地，连续纤维选自PBO纤维、芳纶纤维、碳纤维、SiC纤维或金属纤维，最优选为PBO纤维。优选地，填料粉体为无机粉体或金属粉体，无机粉体选自金属或非金属的氧化物、碳化物、硅化物或硼化物；金属粉体选自Al、Mg、Ti、Zr、Fe、Cu的金属粉或其金属合金粉。优选地，PTFE复合材料的形状为筒体，筒体上设有若干条环状加强筋。优选地，筒体的直径为50-1000mm，壁厚为1-20mm，相邻2条加强筋之间的距离为10-100mm。一种上述PTFE复合材料的制备方法，包括如下步骤：S10、将PTFE粉体与填料粉体混合得复合材料粉体，使复合材料粉体包裹连续纤维，得纤维粉带。S20、将纤维粉带进行缠绕形成纤维粉带筒体。S30、将纤维粉带筒体进行烧结处理，即得上述PTFE复合材料。优选地，在烧结处理前将内壁附有脱模材料的金属裹板包裹在纤维粉带筒体表面，从而可对烧结过程中的PTFE复合材料提供支撑和保护，避免变形或受损。优选地，脱模材料为石墨粉或PTFE玻璃纤维布，具有耐高温、耐磨损、耐化学性和润滑性的特性，经历高温之后依然有较好的脱模效果。优选地，烧结处理的条件为在380-400min内由15-30℃升温至320-400℃，保温0.5-1.5h后降温。优选地，连续纤维经工具如退捻机进行分散使其蓬松，从而与复合材料粉体充分地接触。优选地，将复合材料粉体于50-200℃下真空干燥0.5-3h，冷却至室温后使用，或封存在干燥器中待用，避免复合材料粉体较长时间不用后受潮或结块，影响制得的PTFE复合材料的性能。优选地，纤维粉带采用缠绕辊进行缠绕，缠绕辊的形状与纤维粉带筒体相配合，缠绕辊上设有环状凹槽，纤维粉带填充于环状凹槽。优选地，将纤维粉带进行环向缠绕和纵向缠绕形成纤维粉带筒体。以下通过具体实施例对本专利技术作进一步的阐述。实施例1-19根据表1中的组分比例按照如下步骤制备PTFE复合材料：将PTFE粉体和Al金属粉装入搅拌机中充分搅拌均匀后得到复合材料粉体，其中实施例1-11和实施例14将连续纤维通过工具或手工进行分散使其蓬松，实施例14具体使用退捻机分散连续纤维。将复合材料粉体与连续纤维混合，使复合材料粉体包裹连续纤维然后收拢得到粉带。将脱模材料包覆在缠绕辊表面，调节压辊紧密接触缠绕辊，然后从两辊间的一个端面喂入纤维粉带，转动缠绕辊，压辊将纤维粉带压覆在缠绕辊上，无间隙环向缠绕纤维粉带，直至缠绕辊的另一端，然后使用压辊反复滚压，使纤维粉带紧紧贴附在缠绕辊上，完成一次环向缠绕。然后将纤维粉带沿轴向缠绕于缠绕辊上，当纤维粉带沿轴向覆满整个缠绕辊后，用压辊反复滚压，使纤维粉带紧紧贴附在缠绕辊上。重复进行缠绕，后续的环向缠绕从中间喂入粉带，向两侧环向缠绕，增加缠绕层厚度直至形成的纤维粉带筒体达到预定厚度。缠绕好后，卸下缠绕辊，将内壁附有脱模材料的金属裹板包裹在纤维粉带筒体表面，然后放入炉中进行烧结处理，在390min内由25℃升温至380℃，保温1h后降温，获得PTFE复合材料，过程中无需气氛保护。表1*：试样滑移**：退捻法实施例20PTFE粉、Al粉、PBO纤维的质量百分比分别为68.9％、24.8％、6.3％，按照实施例1的步骤制备PTFE复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PTFE复合材料，其特征在于，包括如下质量百分比的原料制备而成：连续纤维   2‑30％PTFE粉体   30‑98％填料粉体   0‑50％。

【技术特征摘要】
1.一种PTFE复合材料，其特征在于，包括如下质量百分比的原料制备而成：连续纤维2-30％PTFE粉体30-98％填料粉体0-50％。2.根据权利要求1所述的PTFE复合材料，其特征在于，所述PTFE粉体为悬浮法聚四氟乙烯粉。3.根据权利要求1所述的PTFE复合材料，其特征在于，所述连续纤维选自PBO纤维、芳纶纤维、碳纤维、SiC纤维或金属纤维。4.根据权利要求1所述的PTFE复合材料，其特征在于，所述填料粉体为无机粉体或金属粉体，所述无机粉体选自金属或非金属的氧化物、碳化物、硅化物或硼化物；所述金属粉体选自Al、Mg、Ti、Zr、Fe、Cu的金属粉或其金属合金粉。5.根据权利要求1-4任一项所述的PTFE复合材料，其特征在于，所述PTFE复合材料的形状为筒体，所述筒体上设有若干条环状加强筋。6.根据权利要求5所述的PTFE复合材料，其特征在于，所述筒体的直径为50-...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳世清，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43