一种二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种二硫化钼/氟化石墨烯‑聚四氟乙烯复合材料，组成上包括聚乙烯吡咯烷酮、接枝4‑氨基苯乙烯的聚四氟乙烯和负载有二硫化钼的氟化石墨烯。所述复合材料具有优异的抗腐蚀、抗磨损、抗氧化和防水性能以及良好的机械性能；本发明专利技术还提供了所述二硫化钼/氟化石墨烯‑聚四氟乙烯复合材料的制备方法，所述制备方法简便、实施过程易于控制，复合材料制备成本低廉，可适用于大批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
聚四氟乙烯是一种优异的固体自润滑材料，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力，是已知固体润滑材料中最好的干摩擦材料之一。但是，由于聚四氟乙烯分子间作用力较小的特性导致了其耐磨性较差，通常情形下其单独无法满足摩擦工况的应用要求。目前，国内外学者开展了诸多工作，以期提升聚四氟乙烯的抗磨性能，如纳米纤维、功能碳材料、无机纳米粒子共混掺杂，聚合物共混掺杂，聚合物嵌段修饰改性等。公开号为CN105542372A的专利公开了一种α-二氧化锰-石墨烯-聚四氟乙烯耐磨减摩复合材料的制备方法，其主要是首先制备了纳米石墨烯，并对其进行氨基化处理，然后将聚四氟乙烯粉末通过等离子处理后接枝丙烯酸，之后应用水热合成技术制备了纳米α-二氧化锰-石墨烯复合材料，最终制得一种纳米α-二氧化锰-石墨烯-聚四氟乙烯耐磨减摩复合材料，该材料具有摩擦系数小、磨损率低、机械强度大等优点，但该技术所制聚四氟乙烯复合材料的耐磨性能尚需进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用，所述复合材料在具有机械强度大的同时，还具有耐磨性能好的特点。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料，组成上包括聚乙烯吡咯烷酮、接枝4-氨基苯乙烯的聚四氟乙烯和负载有二硫化钼的氟化石墨烯。优选的，所述负载有二硫化钼的氟化石墨烯、接枝4-氨基苯乙烯的聚四氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(0.4～0.6)：(9.34～9.56)：(0.04～0.06)。本专利技术还提供了所述的一种二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：将氧化石墨粉末、水和氢氟酸混合，进行水热反应Ⅰ，得到氟化石墨烯粉末；将所述氟化石墨烯粉末、硫脲、钼酸铵和水混合，进行水热反应Ⅱ，得到负载有二硫化钼的氟化石墨烯；将聚四氟乙烯粉末经过辐照处理后和4-氨基苯乙烯在无水乙醇中进行接枝反应，得到接枝4-氨基苯乙烯的聚四氟乙烯；将所述负载有二硫化钼的氟化石墨烯、接枝4-氨基苯乙烯的聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇混合，干燥，得到混合粉末；将所述混合粉末依次进行冷压处理和热处理，得到二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料。优选的，所述水热反应Ⅰ的温度为170～190℃，水热反应Ⅰ的时间为15～20h。优选的，所述水热反应Ⅱ的温度为190～210℃，水热反应Ⅱ的时间为18～24h。优选的，所述接枝反应的温度为60～80℃，接枝反应的时间为5～10h。优选的，所述冷压处理的压力为38～42MPa，所述冷压处理的时间为15～25min，所述冷压处理的温度为20～40℃。优选的，所述热处理的温度为370～380℃，由室温升至所述热处理的温度的升温速率为0.8～1.5℃/min，所述热处理的保温时间为90～120min。本专利技术还提供了所述的二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料或利用所述制备方法制备得到的二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料在摩擦磨损领域、润滑密封领域和航空航天领域中的应用。本专利技术提供了一种二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料，组成上包括聚乙烯吡咯烷酮、接枝4-氨基苯乙烯的聚四氟乙烯和表面负载有二硫化钼的氟化石墨烯。在本专利技术中，在石墨烯中引入氟原子，在石墨烯片层上形成新的C-F键，碳原子的杂化方式由sp2转变为sp3，使片层的导电性能大幅降低，甚至表现出绝缘性能，氟化石墨烯片层间的斥力强，易于片层滑动，提高了复合材料的润滑性能；其片层结构提高了复合材料的力学性能；二硫化钼使复合材料具有优良的自润滑特性，在氟化石墨烯表面均匀负载二硫化钼微粒，可有效保证二硫化钼在氟化石墨烯表面或缺陷间隙的分散性，较好地抑制了二硫化钼的团聚，使减摩耐磨增效组元氟化石墨烯和二硫化钼在聚四氟乙烯中分散均匀，极大提升聚四氟乙烯的耐磨和减摩性能；在聚四氟乙烯表面接枝4-氨基苯乙烯可改善其在溶剂中的分散稳定性，提高其粘合性能，保证聚四氟乙烯与二硫化钼/氟化石墨烯在无水乙醇溶剂中的均匀混合与粘合强度。本专利技术还提供了所述二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，所述制备方法简便、实施过程易于控制，复合材料制备成本低廉，可适用于大批量生产。具体实施方式本专利技术提供了一种二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料，组成上包括聚乙烯吡咯烷酮、接枝4-氨基苯乙烯的聚四氟乙烯和负载有二硫化钼的氟化石墨烯。在本专利技术中，所述负载有二硫化钼的氟化石墨烯复合材料、接枝4-氨基苯乙烯的聚四氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮的质量比优选为(0.4～0.6)：(9.34～9.56)：(0.04～0.06)，更优选为(0.45～0.55)：(9.4～9.5)：(0.045～0.055)，最优选为(0.48～0.52)：(9.43～9.46)：(0.048～0.052)。本专利技术还提供了所述二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：将氧化石墨粉末、水和氢氟酸混合，进行水热反应Ⅰ，得到氟化石墨烯粉末；将所述氟化石墨烯粉末、硫脲、钼酸铵和水混合，进行水热反应Ⅱ，得到负载有二硫化钼的氟化石墨烯；将聚四氟乙烯粉末经过辐照处理后和4-氨基苯乙烯在无水乙醇中进行接枝反应，得到接枝4-氨基苯乙烯的聚四氟乙烯；将所述负载有二硫化钼的氟化石墨烯、接枝4-氨基苯乙烯的聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇混合，干燥，得到混合粉末；将所述混合粉末依次进行冷压处理和热处理，得到二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料。在本专利技术中，若无特殊说明，所有原料的组分均为本领域技术人员所熟知的市售产品。本专利技术将所述氧化石墨粉末、水和氢氟酸混合，进行水热反应Ⅰ，得到氟化石墨烯粉末。在本专利技术中，所述氧化石墨粉末的制备方法优选包括以下步骤：将天然鳞片石墨、高锰酸钾和高氯酸混合，依次进行一次插层、一次微波膨化处理，得到一次膨化石墨；将所述一次膨化石墨、高锰酸钾和高氯酸混合，依次进行二次插层、二次微波膨化处理，得到氧化石墨粉末。本专利技术将天然鳞片石墨、高锰酸钾和高氯酸混合，依次进行一次插层、一次微波膨化处理，得到一次膨化石墨。在本专利技术中，所述天然鳞片石墨、高锰酸钾和高氯酸的质量比优选为1：(0.38～0.42)：(9.5～10.5)，更优选为1:(0.39～0.41)：(9.8～10.2)。在本专利技术中，所述高氯酸的质量浓度优选为65％～75％，更优选为68％～72％。本专利技术对所述天然鳞片石墨、高锰酸钾和高氯酸混合的混合顺序没有任何特殊的限定，可采用任何混合顺序进行混合；在本专利技术中，所述混合顺序可以具体选择为先将天然鳞片石墨和高锰酸钾混合，得到天然鳞片和高锰酸钾的混合物后，再将高氯酸加入所述混合物中。在本专利技术中，所述一次插层的温度优选为40～50℃，更优选为42～48℃，最优选为44～46℃；所述一次插层的时间优选为50～60min，更优选为52～58min，最优选为54～56min。在本专利技术中，所述一次插层完成后，本专利技术优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二硫化钼/氟化石墨烯‑聚四氟乙烯复合材料，组成上包括聚乙烯吡咯烷酮、接枝4‑氨基苯乙烯的聚四氟乙烯和负载有二硫化钼的氟化石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料，组成上包括聚乙烯吡咯烷酮、接枝4-氨基苯乙烯的聚四氟乙烯和负载有二硫化钼的氟化石墨烯。2.如权利要求1所述的二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料，其特征在于，所述负载有二硫化钼的氟化石墨烯、接枝4-氨基苯乙烯的聚四氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(0.4～0.6)：(9.34～9.56)：(0.04～0.06)。3.权利要求1～2任一项所述的二硫化钼/氟化石墨烯-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：将氧化石墨粉末、水和氢氟酸混合，进行水热反应Ⅰ，得到氟化石墨烯粉末；将所述氟化石墨烯粉末、硫脲、钼酸铵和水混合，进行水热反应Ⅱ，得到负载有二硫化钼的氟化石墨烯；将聚四氟乙烯粉末经过辐照处理后和4-氨基苯乙烯在无水乙醇中进行接枝反应，得到接枝4-氨基苯乙烯的聚四氟乙烯；将所述负载有二硫化钼的氟化石墨烯、接枝4-氨基苯乙烯的聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇混合，干燥，得到混合粉末；将所述混合粉末依次进行冷压处理和热处理，得到二硫化钼/氟化石...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨育林，梁丽芬，宋来洲，齐效文，李飞，高添，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13