一种PTFE复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种PTFE复合材料及其制备方法和应用。所述PTFE复合材料按重量份计，包括：聚四氟乙烯35

【技术实现步骤摘要】
一种PTFE复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种防爆风机用PTFE复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]为了确保防爆风机能长时间稳定的工作，需要对风机轴封处和其他法兰连接处进行密封，所需材料应不仅要具备优良的化学稳定性、耐腐蚀性、良好的抗老化耐力、耐磨性，还应具备高导热性和导静电性，以保证在风机运行中，将热量及时耗散避免热表面产生，同时防止静电带来的危害。
[0003]聚四氟乙烯(PTFE)是一种常见的高分子聚合物，因为其具有耐高温、耐各种化学试剂的腐蚀、高润滑不粘性，抗老化性等被广泛应用于各大领域。和大部分高分子材料一样，其具有非常高的表面电阻和体积电阻，可达10
16
Ω，当其在摩擦时，会产生非常严重的静电积累，从而可能会产生电火花，若应用于防爆风机输送易燃易爆的气体，则易引其爆炸，引发严重的生产事故。另外，PTFE的导热性能较差，若风机运行当中，热量累积不能及时耗散，会使风机运行温度较高，影响风机的使用寿命。若将PTFE应用于防爆风机的密封器件，需要对其进行改性处理，以解决其导热性差问题，并赋予其导电性，提高耐磨性。
[0004]聚合物改性的主要方法有共混改性，填充改性、化学改性、表面改性等，其中填充改性是一种常见的改性高分子材料的方法。填充改性是指在高分子材料中添加具有功能化的无机或者有机物，赋予原高分子聚合物不具备的性能或者增强某些性能。专利CN101367278A以聚四氟乙烯、青铜粉、玻璃纤维、铁的氧化物和电解铜粉为原料，首先将青铜粉混合均匀后涂在带有电镀层的钢板上，经750℃～930℃高温烧结并轧平，然后将聚四氟乙烯、玻璃纤维、铁的氧化物和电解铜粉混合均匀后涂在其表面进行复合轧制，再送入氮气保护中以350℃～460℃高温烧结，最终制得一种环保型自润滑材料；该专利技术制备方法简单，具有良好的自润滑性能和耐磨性能；但该专利中材料的相容性差，并且机械强度较低。
[0005]另外，有些填充物的表面具有一定的极性，而PTFE的基体界面是非极性的，所以通常会导致填料分散不均匀，导致所合成的复合材料具有缺陷。尤其是在填充多种不同性质的有机或者无机材料时，材料之间的不兼容问题或者制备的复合材料存在的材料缺陷尤为明显。对于本领域技术人员而言，需要解决上述存在的复合材料中填料分散不均匀，导热导静电性能差等技术问题。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中防爆风机密封材料存在的填料分散不均匀、导热导静电性能差等问题，本专利技术目的在于提供一种PTFE复合材料及其制备方法和应用，以使得复合材料具有高导热性、导静电性。本专利技术第二目的在于简化PTFE复合材料制备方法，以使其适用于工业化生产应用。
[0007]本专利技术一方面提供一种PTFE复合材料，按重量份计，包括：
[0008]聚四氟乙烯35
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85份，导热剂10
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40份，导电剂3
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25份，相容剂4
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10份，改性剂0
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5份，增塑剂1
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2份。
[0009]所述改性剂为硅烷偶联剂，优选为3
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氨丙基三乙氧基硅烷KH550、3
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560、3
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷KH570、十三氟辛基三乙氧基硅烷F8261、苯基三甲氧基硅烷Z6124中的任意一种或多种。
[0010]所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯PP
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g
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MAH，聚乙烯接枝苯乙烯PE
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g
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ST、聚丙烯接枝聚苯乙烯PP
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g
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ST、马来酸酐接枝丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯共聚物ABS
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g
‑
MAH中的任意一种或多种。
[0011]所述导电剂为导电炭黑和碳纤维的组合物；其中，导电碳黑占组合物的质量分数为15％
‑
30％，碳纤维占组合物的质量分数为70％
‑
85％；所述导电碳黑优选为乙炔炭黑；所述碳纤维优选为短切碳纤维，长度为2
‑
10mm，直径为4
‑
6μm。
[0012]所述导热剂为氮化铝、碳化硅、金属粉末中的任意一种；所述导热剂的颗粒粒径为2
‑
4μm。
[0013]所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二(2
‑
乙基)己酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯中的任意一种或多种。
[0014]本专利技术另一方面提供一种PTFE复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0015](1)将导热剂、导电剂混合后，研磨得到粉料1；
[0016](2)将步骤(1)所得粉料1与聚四氟乙烯、相容剂、增塑剂混合，研磨得到粉料2；
[0017](3)将步骤(2)所得粉料2冷压成型，烧结。
[0018]进一步，步骤(1)中混合前，要对导热剂、导电剂分别进行改性；所述改性步骤为：将导热剂或导电剂干燥，分散于无水乙醇中，加入改性剂，混合均匀，离心分离，干燥得到改性后导热剂或导电剂。所述改性步骤中如果是对导热剂进行改性时，改性剂与导热剂的投料重量比为1:10
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1:40；所述改性步骤中如果是对导电剂进行改性时，改性剂与导电剂的投料重量比为1:15
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1:30；所述改性剂为硅烷偶联剂，优选为3
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氨丙基三乙氧基硅烷KH550、3
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560、3
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷KH570、十三氟辛基三乙氧基硅烷F8261、苯基三甲氧基硅烷Z6124中的任意一种或多种。所述分散为超声分散，超声分散时间为30
‑
60min；超声分散后搅拌1
‑
2h；加入改性剂后要搅拌1
‑
2h。
[0019]步骤(1)和步骤(2)中聚四氟乙烯、导热剂、导电剂、相容剂、增塑剂的投料重量份分别为35
‑
85份、10
‑
40份、3
‑
25份、4
‑
10份、1
‑
2份。
[0020]步骤(1)中所述导电剂为导电炭黑和碳纤维的组合物；其中，导电碳黑占组合物的质量分数为15％
‑
30％，碳纤维占组合物的质量分数为70％
‑
85％；所述导电碳黑优选为乙炔炭黑。
[0021]步骤(1)中所述导热剂为氮化铝、碳化硅、金属粉末中的任意一种；所述导热剂的颗粒粒径为2
‑
4μm。所述研磨的方式为球磨，球磨时间为30
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PTFE复合材料，其特征在于，按重量份计，包括：聚四氟乙烯35
‑
85份，导热剂10
‑
40份，导电剂3
‑
25份，相容剂4
‑
10份，改性剂0
‑
5份，增塑剂1
‑
2份。2.根据权利要求1所述用PTFE复合材料，其特征在于，所述改性剂为硅烷偶联剂，优选为3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷KH550、3
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560、3
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷KH570、十三氟辛基三乙氧基硅烷F8261、苯基三甲氧基硅烷Z6124中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述PTFE复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯PP
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g
‑
MAH，聚乙烯接枝苯乙烯PE
‑
g
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ST、聚丙烯接枝聚苯乙烯PP
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g
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ST、马来酸酐接枝丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯共聚物ABS
‑
g
‑
MAH中的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述PTFE复合材料，其特征在于，所述导电剂为导电炭黑和碳纤维的组合物；其中，导电碳黑占组合物的质量分数为15％
‑
30％，碳纤维占组合物的质量分数为70％
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85％；所述导电碳黑优选为乙炔炭黑；所述碳纤维优选为短切碳纤维，长度为2
‑
10mm，直径为4
‑
6μm。5.根据权利要求1所述PTFE复合材料，其特征在于，所述导热剂为氮化铝、碳化硅、金属粉末中的任意一种；所述导热剂的颗粒粒径为2
‑
4μm。6.根据权利要求1所述PTFE复合材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二(2
‑
乙基)己酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兆贺，程龙军，单晓雯，尹树孟，张健中，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：