[发明专利]在聚四氟乙烯基体中具有改善的锚固的含有纤维的填料颗粒

说明书

本发明涉及含有纤维的填料颗粒，其中两种或更多种纤维被至少部分地包封在固体颗粒中，所述固体颗粒由选自聚苯硫醚、液晶聚合物、聚苯砜、聚醚砜、热塑性聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、全氟烷氧基聚合物和上述聚合物中的两种或更多种的任何期望混合物的聚合物构成，其中与包封在固体颗粒中的端部相对的纤维中的至少部分的端部从固体颗粒中突出，其中含有纤维的填料颗粒的最大长度为1000μm，并且纤维的最大厚度为100μm。这样的含有纤维的填料颗粒可以通过以下步骤获得：将聚合物与纤维混合，熔融聚合物和/或聚合物组分的化学反应，冷却熔融聚合物和纤维的混合物以得到固体纤维‑聚合物复合材料，和粉碎纤维‑聚合物复合材料以得到最大长度为1000μm的含有纤维的填料颗粒。

本发明涉及含有纤维的填料颗粒，涉及由聚四氟乙烯组成的基体构成的复合材料，其中这些含有纤维的填料颗粒分散在基体中，以及还涉及用于制备这样的含有纤维的填料颗粒的方法。

聚四氟乙烯(PTFE)显示出非常宽的热使用范围，实际上具有普遍的耐化学性，并且具有优异的耐光性、耐候性和耐热蒸汽性。另外，PTFE显示出非常好的滑动性质、优异的不粘性能、良好的电性质和良好的介电性质，因此PTFE对于许多应用，特别是作为密封材料而受到青睐。然而，PTFE具有相对较低的机械稳定性和相对较差的蠕变性质和冷流性质，因此对于许多应用，PTFE不能以纯形式使用，而是通过将无机填料、有机填料和/或纤维分散在PTFE基体中而用填料增强。合适的填料和纤维的实例是玻璃纤维、碳粉、石墨和碳纤维。这里，填料(多种填料)的添加导致复合材料机械性质的改善。

然而，PTFE不仅在其表面上对其他材料显示出低程度的粘附，而且对大多数具有商业价值的填料，特别是聚合物填料，显示出低程度的粘附。这甚至会导致包含PTFE和填料的组合物的磨损性质比未填充的PTFE的磨损性质差。已经提出在这样的复合材料中添加粘接剂，以改善填料对PTFE的粘附。然而，这种粘接剂会导致不期望的反应，并且不能用于某些应用，特别是在氧存在下。

以此为出发点，本发明的一个目的是提供一种用于PTFE的聚合物填料，其显示出对PTFE的改善的粘附。

根据本发明，该目的是通过一种含有纤维的填料颗粒实现的，其中两种或更多种纤维被至少部分地包封在固体颗粒中，所述固体颗粒由选自聚苯硫醚、液晶聚合物、聚苯砜、聚醚砜、热塑性聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、全氟烷氧基聚合物和上述聚合物中的两种或更多种的任何混合物的聚合物构成，其中与包封在固体颗粒中的端部相对的纤维的至少部分的端部从固体颗粒中突出，并且含有纤维的填料颗粒的最大纵向尺寸为1000μm，并且纤维的厚度不超过100μm。

该解决方案基于令人惊讶的认识，即在由选自聚苯硫醚、液晶聚合物、聚苯砜、聚醚砜、热塑性聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、全氟烷氧基聚合物和上述聚合物中的两种或更多种的任何混合物的聚合物构成的颗粒中，部分包含厚度不太大的纤维，使得与包封在固体颗粒中的端部相对的纤维的至少部分的端部从固体颗粒中突出，能够使聚合物颗粒对PTFE的粘附显著改善。这是通过从聚合物颗粒突出的纤维端部实现的，该纤维端部原则上用作物理粘接剂，因为它们机械地将聚合物颗粒锚固(anchor)在PTFE基体中。原则上，根据本发明的填料颗粒具有刺猬状结构，其中许多纤维端部从聚合物颗粒在表面上突出，这导致颗粒的相应粗糙的表面，这改善粘附。这里，与PTFE相比，纤维与将它们部分包封在其中的聚合物填料更强地结合，从而可靠地防止纤维与聚合物填料的分离。

根据本发明，聚苯硫醚、液晶聚合物、聚苯砜、聚醚砜、热塑性聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、全氟烷氧基聚合物或其混合物用作用于固体颗粒的聚合物。特别是当使用含有聚苯硫醚作为聚合物的固体颗粒时，获得了良好的结果。聚苯硫醚还能承受超过360℃的高烧结温度，该温度经常用于制备PTFE部件。另外，聚苯硫醚作为填料改善PTFE的蠕变性质和冷流性质。

在本发明的特别优选的实施方案中，固体颗粒含有交联的聚苯硫醚作为聚合物。该材料显示出热固性性能，并且不再熔化，因此它特别坚固并且特别牢固地结合部分包封的纤维。