本发明专利技术涉及聚四氟乙烯材料的一种改性方法，为了克服和改变聚四氟乙烯的缺点、提高其综合性能，本发明专利技术提出了聚苯酯和芳纶纤维增强聚四氟乙烯材料改性方法，其各组分的质量百分比为：聚苯酯8~28%；石墨1~11%；芳纶纤维1~11%；聚四氟乙烯余量；基于聚苯酯、芳纶纤维和石墨的优异性能，可以得到低磨损率和综合力学性能优异的聚四氟乙烯改性材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子复合材料，具体地说涉及聚四氟乙烯材料的一种改性方法。
技术介绍
聚四氟乙烯(PTFE)为四氟乙烯单体的高结晶聚合物，是一种白色有蜡状感的热塑性塑料，其组成与结构决定了它具有耐高温、化学性质好、摩擦系数低、介电性好等优点， 这些优点使其广泛用于减磨衬套、各种密封垫圈、阀座等。但与其它塑料相比，其机械性能不是很好；线膨胀系数较大；成型收缩率大，二次加工困难；硬度低，耐磨损性差；耐蠕变性差，易冷流。为了克服和改变PTFE的缺点、提高其综合性能，人们一直致力于PTFE的改性研究。目前，聚四氟乙烯的改性方法主要有表面改性、填充改性、共混改性等，其中，填充改性是一种简单有效的方法，既可保持其优点，又可利用复合效应，改善和克服纯PTFE 的缺陷。常用的填料有无机填料、金属及金属氧化物、纳米粒子和有机填料等。针对不同的情况，可以添加一种填料，也可以同时添加几种填料，目前，填料中最广泛应用的是玻璃纤维。申请号CN 201010174557.9的中国专利技术公开了一种聚四氟乙烯合金及其制备方法，该专利技术涉及一种高分子合金，其成分主要包含有60-97wt%的聚四氟乙烯，3-40wt% 的主链聚酯型液晶高分子，其余量为辅助材料，辅助材料包括有碳纤维和玻璃纤维其中的一种或两种，碳纤维的含量为0-15wt%，玻璃纤维的含量为0-15wt%，辅助材料包括有 0-5wt%的石墨。该专利技术耐磨聚四氟乙烯合金虽具有耐磨性高，硬度高，蠕变性低等优点。但是由于玻璃纤维与PTFE基体之间的相容性较差、亲合力较小，在基体中出现明显的界面， 且不容易分散均勻，所以这类复合材料摩擦系数较大。
技术实现思路
目前为了克服和改变聚四氟乙烯的缺点、提高其综合性能，对聚四氟乙烯材料进行填充改性，填料中最广泛应用的是玻璃纤维，但是由于玻璃纤维与PTFE基体之间的相容性较差、亲合力较小，在基体中出现明显的界面，且不容易分散均勻，所以这类复合材料摩擦系数较大，因此本专利技术提出了，基于聚苯酯、芳纶纤维和石墨的优异性能，可以得到低磨损率和综合力学性能优异的聚四氟乙烯改性材料。本专利技术是通过以下技术方案实现的，所述的聚四氟乙烯改性的填料为聚苯酯、石墨和芳纶纤维，(1)其各组分的质量百分比为聚苯酯8 沘％石墨1 11%芳纶纤维1 11%聚四氟乙烯余量；(2)改性方法为以下步骤a、将聚四氟乙烯粉料进行干燥后使用；b、芳纶纤维使用前，先将芳纶纤维用丙酮浸泡10 15小时后，分别用无水乙醇、 蒸馏水各煮沸ι 1. 5小时，放入烘箱烘干后使用。未清洗的芳纶纤维表面有较多附着物， 而清洗后的纤维表面的附着物基本消失，纤维表面更加光滑，在后续对纤维表面进行化学处理，使其产生活性点时，可直接在纤维表面进行活化。因此，为使纤维与树脂基体界面结合良好，对纤维进行清洗是有必要的。C、将各组分按步骤(1)称量后，放入高速混合机中，经2 IOmin的高速搅拌后， 放入模具中冷压成型，以2 5MPa/min的加压速率加压至90 120MPa，保压时间为20 80min，再脱模得到预成型样品。将预成型样品放入电炉中烧结成型，升温速率为40 80°C /h，在365°C 375°C下烧结5 他，然后随炉自然冷却至室温，经磨饰加工，即得到聚四氟乙烯改性材料制品。作为优选，所述的步骤O)中采用单向加压的办法压制成型。聚苯酯是热致型液晶聚合物的一种，分解温度高达530°C，在315°C下可长期使用，短期使用温度高达370 425°C，是目前所有已知高分子材料中热稳定性、热容量、硬度、自润滑性、耐磨耗性等综合性能最好的品种，同时具有极好的介电强度和很小的介电损耗，不溶于一般的有机溶剂和酸。聚苯酯在熔融状态下易于形成微纤，有利于提高复合材料的承载能力，有利于在对偶件表面形成薄而均勻的转移膜，阻止PTFE带状晶体的脱落，提高了 PTFE的耐磨性能。聚苯酯填充后虽然摩擦磨损性能有所改善，但力学性能却有所下降，因此加入芳纶纤维加以改善。芳纶纤维属于有机纤维，是芳香族聚酰胺纤维的简称，是溶致型液晶的一种，液晶聚合物在高温下熔融后具有极好的流动性，形成热迁移，这种热迁移的结果使液晶聚合物在PTFE基体内沿PTFE的空隙向四周迁移流动形成微纤。在合金组成配比及烧结温度适宜的情况下，这些微纤最终相互连接，在PTFE基体内形成致密而均勻的立体网络，这些网络把PTFE基体紧紧地包络起来，起到加固作用，极大地限制和阻止了 PTFE的带状磨损，使 PTFE的磨损变成了细小的粒子犁耕磨损，从而改善了 PTFE的磨损形式和历程，提高了 PTFE 的耐磨损性能。芳纶纤维非常柔软，可以升直、卷曲于基体中，阻碍了裂纹扩展；并且当纤维从基体中断开拔出后，由于摩擦而使能量耗散，提高冲击韧性。作为优选，所述的芳纶纤维选自对位芳酰胺纤维(PPTA)。由于PPTA纤维表现出溶致液晶性，是一种重要的主链型高分子液晶，可以更好地分散于基体中制成性能优良的各向同性复合材料，其良好的耐热性、耐腐蚀性和好的机械性能，在摩擦密封复合材料(代替石棉)中得到了更好的应用。对位芳纶最突出的性能是其高强度、高模量和出色的耐热性。 标准PPTA芳纶的重量比拉伸强度是钢丝的6倍，玻纤的3倍，高强尼龙工业丝的2倍；其拉伸模量是钢丝的3倍，玻纤的2倍，高强尼龙工业丝的10倍；在200°C下经历lOOhr，仍能保持原强度的75%，在160°C下经历500hr，仍能保持原强度的95%。据此，对位芳纶大多被用作轻质、耐热的纺织结构材料或复合结构增强材料。石墨作为润滑剂可以改善复合材料的脆性，提高韧性，从而降低复合材料的摩擦系数，提高其力学性能。因此，聚苯酯、芳纶纤维和石墨填充改性PTFE的综合性能相对于玻璃纤维得到很大的提高。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是基于聚苯酯、芳纶纤维和石墨的优异性能，用聚苯酯、芳纶纤维和石墨复合填充增强的PTFE密封材料具有低磨损率和综合力学性能优异的特点，是理想的高级密封材料。用其改性的PTFE制作高温高负荷下工作的减磨衬套、各种密封垫圈等，可以提高零部件的质量和寿命。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。 具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。加工方法中关键工艺参数范围不能得到实施例支持。实施例1(1)称取聚苯酯180克=Ekonol 101日本住友化学公司生产，石墨60克200目， 上海胶体化工厂生产，芳纶纤维PPTA(KeVlar1414)60克阿拉母型芳纶浆粕纤维，定兴县轩岳科技新材有限公司生产，聚四氟乙烯PTFE粉料700克200目，悬浮聚合白色粉末，浙江巨圣氟化学有限公司生产。(》a、将聚四氟乙烯粉料700克进行干燥处理后使用。b、将芳纶纤维用丙酮浸泡12小时后，然后用无水乙醇和蒸馏水分别煮沸1小时， 放入烘箱烘干后使用。C、然后将各组分放入高速混合机中，经2 ;3min的高速搅拌后，放入模具中冷压成型，采用单向加压的办法压制，以3MPa/min的加压速率加压至lOOMPa，保压时间为 30min，再脱模得到预成型样品。将预成型样品放入电炉中烧结成型，升温速率为60°C /h, 在370°C烧结6h，然后随炉自然冷却至室温，经磨饰加工，即得到聚四氟乙烯改性材料制品。实施例2 4聚四氟乙烯材料改性的各组本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种聚苯酯和芳纶纤维增强聚四氟乙烯材料改性方法，其特征在于：所述的聚四氟乙烯改性的填料为聚苯酯、石墨和芳纶纤维，（１）其各组分的质量百分比为：聚苯酯 ８～２８％石墨 １～１１％芳纶纤维 １～１１％聚四氟乙烯 余量；（２）改性方法为以下步骤：ａ、将聚四氟乙烯粉料进行干燥后使用；ｂ、芳纶纤维使用前，先将芳纶纤维用丙酮浸泡１０～１５小时后，分别用无水乙醇、蒸馏水各煮沸１～１．５小时，放入烘箱烘干后使用；ｃ、将各组分按步骤（１）称量后，放入高速混合机中，经２～１０ ｍｉｎ的高速搅拌后，放入模具中冷压成型，以２～５ＭＰａ／ｍｉｎ的加压速率加压至９０～１２０ＭＰａ，保压时间为２０～８０ｍｉｎ，再脱模得到预成型样品，将预成型样品放入电炉中烧结成型，升温速率为４０～８０℃／ｈ，在３６５℃～３７５℃下烧结５～８ｈ，然后随炉自然冷却至室温，经磨饰加工，即得到聚四氟乙烯改性材料制品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟，潘雷，刘光裕，高朝乾，刘强，马芳武，李书福，杨健，赵福全，
申请(专利权)人：浙江吉利汽车研究院有限公司，浙江吉利控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：86
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