一种低膨胀系数的聚四氟乙烯塑料管材及其制备方法技术

一种低膨胀系数的聚四氟乙烯塑料管材材料及其制备方法。本发明专利技术公开了一种低膨胀系数的聚四氟乙烯塑料管材材料及其制备方法，其是由聚四氟乙烯、炭材料、聚苯硫醚、纳米二氧化钛、二硫化钼、碳酸钙、滑石粉、明矾粉、甲基三甲氧基硅烷、环烷酸锌、硬脂酸锌、分散聚合乳化剂A、膨胀抑制剂A、助剂B和稳定剂组成，经过原料准备、原料混配、恒温熟化、预压制坯、推压挤出、脱油烘干、高温烧结、定型处理而成，所得聚四氟乙烯塑料管材材料具有较低的膨胀系数，生产中毒性较低。

A low expansion coefficient polytetrafluoroethylene plastic pipe and its preparation method

The invention relates to a low expansion coefficient polytetrafluoroethylene plastic pipe material and a preparation method thereof. The invention discloses a low expansion coefficient polytetrafluoroethylene plastic pipe material and its preparation method, which is composed of polytetrafluoroethylene, carbon material, polyphenylene sulfide, nano-titanium dioxide, molybdenum disulfide, calcium carbonate, talcum powder, alum powder, methyl trimethoxysilane, zinc naphthenate, zinc stearate, dispersive polyemulsifier A, expansion inhibitor A, auxiliaries B and stabilizer. After raw material preparation, raw material mixing, constant temperature ripening, pre-pressing blank, push extrusion, deoiling and drying, high temperature sintering and setting treatment, the PTFE plastic pipe material has low expansion coefficient and low toxicity in production.

【技术实现步骤摘要】
一种低膨胀系数的聚四氟乙烯塑料管材及其制备方法
本专利技术涉及到一种聚四氟乙烯塑料管材及其制备方法，尤其是涉及到一种低膨胀系数的聚四氟乙烯塑料管材及其制备方法。
技术介绍
聚四氟乙烯(PTFE)具有极优的化学稳定性，能耐所有强酸、强碱、强氧化剂，与各种有机溶剂也不发生作用。PTFE使用温度范围较广，常压下可以长期应用于-180℃~250℃，在250℃高温下处理1000h后，其力学性能变化很小。PTFE具有很低的摩擦因数，是一种良好的减摩，自润滑材料，其静摩擦系数小于动摩擦系数，因此用以制作轴承有启动阻力小，运转平滑的优点。由于PTFE无极性，耐热及不吸水，因此又是一种优良的电绝缘材料。还具有优良的耐老化性，不黏性及不燃性。聚四氟乙烯制成的棒材、管材、薄膜、轴承、垫圈、阀门等各种异型材和零件，广泛应用于机械、化工、航空、电气电子、国防工业、尖端科技、医疗卫生及电绝缘等领域。聚四氟乙烯管是使用高质量的柱塞工挤出管，采用特殊加工工艺，使钢管和塑料管紧密结合，能承受正压1.6Mpa，负压：77Kpa；可在－60℃～+260℃内正常使用，具有可靠优良的耐腐蚀性。输送高温下的强腐蚀性气、液体，这是其它管道所不能代替的。PTFE的线膨胀系数为钢的10~20倍，比多数塑料大，其线膨胀系数随着温度的变化而发生很不规律的变化。在应用PTFE时，如果对这方面性能注意不够，很容易造成损失。此外，聚四氟乙烯它本身对人没有毒性，但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)被认为可能具有致癌作用。201410762329.1涉及无机材料与高分子材料复合制备技术，尤其是针对聚四氟乙烯（PTFE）热膨胀系数过大，提出的降低聚四氟乙烯热膨胀系数的方法，其方法首先通过对ZrWMoO8进行表面改性，再通过将改性的ZrWMoO8和聚四氟乙烯混合成型，最后将其ZrWMoO8和聚四氟乙烯复合材料初坯加热固化成型。本专利技术能使填料与聚合物两者之间达到很好的浸润，使填料表面由亲水性变成亲油性，达到与聚合物的紧密结合，能较好地提高复合材料的弹性模量和使用寿命，并扩大PTFE的使用范围，从而在整体上提高复合材料的综合性能。
技术实现思路
本专利技术利用膨胀抑制剂、助剂和稳定剂降低聚四氟乙烯管材在低温、高温及其它温度下的膨胀性，并采用2-氨基-2-甲基-1-丙醇6份、偏磷酸钠4份、1,2-戊二醇2份的混合物降低全氟辛酸铵的毒性。一种低膨胀系数的聚四氟乙烯塑料管材及其制备方法，其特征在于，所述如下重量份的组分制备而成：：聚四氟乙烯70-85份，炭材料40-50份、聚苯硫醚8-10份、纳米二氧化钛2-6份、二硫化钼2-6份、碳酸钙2-4份、滑石粉1-5份、明矾粉3-5份、甲基三甲氧基硅烷2-9份、环烷酸锌2-4份、硬脂酸锌2-4份、分散聚合乳化剂A3~5份、膨胀抑制剂A2~3份、助剂B3~4份和稳定剂2.1份。特征在于：（1）原料准备：将上述权利1所述原料混合均匀，混配环境下放置5h，混配环境温度19±2℃，相对湿度50±5％；（2）原料混配：将静置后的原料放入混料瓶中，然后放在混料机上旋转15min，转速设定为20转/min，用混料机进行混合；（3）恒温熟化：将混配好的原料放入恒温箱中，放置12h以上，恒温箱温度设置为35℃，使原料之间相互混合均匀中；（4）预压制坯：将熟化好的原料，均匀导入制坯机的料腔中，抹平端面加上压块施压，压力控制在0.8MPa，速度60mm/min，制坯料腔加热温度设定为40℃；（5）推压挤出：将预压成型的坯料，缓慢送入挤出机料腔中，挤出机压力为9MPa，速度8mm/min，料腔加热温度设定为35℃，口模加热温度设定为40℃；（6）脱油烘干：将挤出管材材料通过加热方式烘干脱净，加热温度分为2段，温度设定为195℃，205℃，牵引速度为8mm/min；（7）高温烧结：高温烧结使聚四氟乙烯大分子之间靠近，体积缩小，密度增大，机械强度升高，加热温度分为4个区间，分别为：205℃，255℃，305℃，245℃；牵引速度为6mm/min；（8）定型处理：淬火调正管材内部的结晶度，控制管材的硬度和柔韧性，工艺参数设定为淬火温度200℃，淬火液温度0℃，淬火时间40min。炭材料为碳纤维购买于杭州高科复合材料有限公司，其常规短切长度3mm。分散聚合乳化剂A为2-氨基-2-甲基-1-丙醇6份、偏磷酸钠4份、1,2-戊二醇2份的混合物（也就是满足2-氨基-2-甲基-1-丙醇：偏磷酸钠：1,2-戊二醇=6:4:2的重量比例进行适当调配，以满足权利要求1的比例搭配）。所述膨胀抑制剂的制备方法为将三羟甲基丙烷4份、磷酸3.2份搅拌均匀，80~90℃下搅拌反应1~2h，再加入乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1.6份，于70℃下搅拌反应2h，加入丙烯酰氯0.6g，70℃下搅拌反应1-1.5h，得该膨胀抑制剂。所述的助剂由N-苯基马来酰亚胺1份、N,N-二甲基乙醇胺0.5份和异佛尔酮二异氰酸酯2.6份复合而成（也就是满足N-苯基马来酰亚胺：N,N-二甲基乙醇胺：异佛尔酮二异氰酸酯=1：0.5：2.6的重量比例进行适当调配，以满足权利要求1的比例搭配）。稳定剂为将N-氟代双苯磺酰胺1.2份、乙酸乙酯2.1份、双三氟甲烷磺酰亚胺1.4份和硬脂醇2.7份于70~80℃下搅拌反应1~2h，真空干燥，得该稳定剂（也就是按照N-氟代双苯磺酰胺：乙酸乙酯：双三氟甲烷磺酰亚胺：硬脂醇=1.2：2.1：1.4：2.7的重量比例进行适当调配，以满足权利要求1的比例搭配）。本专利技术的优势在于：（1）本专利技术利用膨胀抑制剂、助剂和稳定剂降低聚四氟乙烯管材在低温、高温及其它温度下的膨胀性，并采用2-氨基-2-甲基-1-丙醇6份、偏磷酸钠4份、1,2-戊二醇2份的混合物降低全氟辛酸铵的毒性；（2）2-氨基-2-甲基-1-丙醇提高分散聚合物的分散性；（3）乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酰氯提高聚合物的膨胀抑制性；（4）N-苯基马来酰亚胺、N,N-二甲基乙醇胺和异佛尔酮二异氰酸酯为膨胀性作为协助；（5）N-氟代双苯磺酰胺、双三氟甲烷磺酰亚胺为稳定剂的主要成份，提高聚合物在寒冷、高温等环境的不膨胀性；（6）在实际使用过程中，N-氟代双苯磺酰胺：乙酸乙酯：双三氟甲烷磺酰亚胺：硬脂醇=1.2：2.1：1.4：2.7的重量比例进行适当调配，以满足权利要求1的比例搭配，其他稳定剂、分散聚合乳化剂等均按照各自制备比例进行调整。（7）本专利技术中份等同于g；具体实施方法实例一一种低膨胀系数的聚四氟乙烯塑料管材及其制备方法，其特征在于，所述如下重量份的组分制备而成：：聚四氟乙烯70份，炭材料40份、聚苯硫醚8份、纳米二氧化钛2份、二硫化钼2份、碳酸钙2份、滑石粉1份、明矾粉3份、甲基三甲氧基硅烷2份、环烷酸锌2份、硬脂酸锌2份、分散聚合乳化剂A3份、膨胀抑制剂A2份、助剂B3份和稳定剂2份。特征在于：（1）原料准备：将上述权利1所述原料混合均匀，混配环境下放置5h，混配环境温度19±2℃，相对湿度50±5％；（2）原料混配：将静置后的原料放入混料瓶中，然后放在混料机上旋转15min，转速设定为20转/min，用混料机进行混合；（3）恒温熟化：将混配好的原料放入恒温箱中，放置12h以上，恒温箱温度设置为35℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低膨胀系数的聚四氟乙烯塑料管材及其制备方法，其特征在于，所述如下重量份的组分制备而成：：聚四氟乙烯 70‑85份，炭材料40‑50份、聚苯硫醚8‑10 份、纳米二氧化钛2‑6份、二硫化钼2‑6份、碳酸钙2‑4 份、滑石粉1‑5份、明矾粉3‑5份、甲基三甲氧基硅烷2‑9份、环烷酸锌2‑4份、硬脂酸锌2‑4份、分散聚合乳化剂A3~5份、膨胀抑制剂A2~3份、助剂B3~4份和稳定剂2.1份。

【技术特征摘要】
1.一种低膨胀系数的聚四氟乙烯塑料管材及其制备方法，其特征在于，所述如下重量份的组分制备而成：：聚四氟乙烯70-85份，炭材料40-50份、聚苯硫醚8-10份、纳米二氧化钛2-6份、二硫化钼2-6份、碳酸钙2-4份、滑石粉1-5份、明矾粉3-5份、甲基三甲氧基硅烷2-9份、环烷酸锌2-4份、硬脂酸锌2-4份、分散聚合乳化剂A3~5份、膨胀抑制剂A2~3份、助剂B3~4份和稳定剂2.1份。2.如权利要求1所述的一种低膨胀系数的聚四氟乙烯塑料管材及其制备方法，其特征在于：（1）原料准备：将上述权利1所述原料混合均匀，混配环境下放置5h，混配环境温度19±2℃，相对湿度50±5％；（2）原料混配：将静置后的原料放入混料瓶中，然后放在混料机上旋转15min，转速设定为20转/min，用混料机进行混合；（3）恒温熟化：将混配好的原料放入恒温箱中，放置12h以上，恒温箱温度设置为35℃，使原料之间相互混合均匀中；（4）预压制坯：将熟化好的原料，均匀导入制坯机的料腔中，抹平端面加上压块施压，压力控制在0.8MPa，速度60mm/min，制坯料腔加热温度设定为40℃；（5）推压挤出：将预压成型的坯料，缓慢送入挤出机料腔中，挤出机压力为9MPa，速度8mm/min，料腔加热温度设定为35℃，口模加热温度设定为40℃；（6）脱油烘干：将挤出管材材料通过加热方式烘干脱净，加热温度分为2段，温度设定为195℃，205℃，牵引速度为8mm/min；（7）高温烧结：高温烧结使聚四氟乙烯大分子之间靠近，体积缩小，密度增大，...

【专利技术属性】
技术研发人员：段瑶瑶，张小辉，高月民，
申请(专利权)人：段瑶瑶，
类型：发明
国别省市：天津,12