[发明专利]一种高强度聚四氟乙烯复合板材及其制备方法

说明书

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种高强度聚四氟乙烯复合板材及其制备方法，以聚四氟乙烯板为基板，以改性聚四氟乙烯薄膜为涂层，所述涂层以聚四氟乙烯为原材料，以硅氧材料为掺杂材料。本发明解决了现有聚四氟乙烯板材机械性差的问题，利用三氯甲基硅烷形成硅氧体系与膨化聚四氟乙烯形成渗透性结构，达到改善机械性能的效果。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种高强度聚四氟乙烯复合板材及其制备方法。

背景技术

聚四氟乙烯俗称“塑料王”，是一种以四氟乙烯作为单体聚合制得的高分子聚合物，呈白色蜡状、半透明、耐热、耐寒性优良，可在－180～260℃长期使用。且聚四氟乙烯具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，还具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低。因此，聚四氟乙烯成为易清洁水管内层的理想涂料。

然而，聚四氟乙烯材料具有良好的化学惰性，阻碍了其与其他材料的结合，因此，目前的聚四氟乙烯板材以纯聚四氟乙烯材料为主，而这种单一的聚四氟乙烯板材的强度普遍不高，大大限制了其在化工、机械等领域的应用。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种高强度聚四氟乙烯复合板材，解决了现有聚四氟乙烯板材机械性差的问题，利用三氯甲基硅烷形成硅氧体系与膨化聚四氟乙烯形成渗透性结构，达到改善机械性能的效果。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种高强度聚四氟乙烯复合板材，以聚四氟乙烯板为基板，以改性聚四氟乙烯薄膜为涂层，所述涂层以聚四氟乙烯为原材料，以硅氧材料为掺杂材料；在该材料内，聚四氟乙烯板材自身依然保持良好的化学惰性，也能够保持良好的耐高温特性，而硅氧材料能够保持不错的化学惰性，还具有良好的疏水特性，能够提升聚四氟乙烯材料的耐水解特性，同时硅氧材料自身硅氧结构体现出良好的化学惰性、耐高温性能和机械强度，达到补足聚四氟乙烯机械性能不佳的问题。

所述改性聚四氟乙烯涂层通过将纳米聚四氟乙烯延压形成膨胀聚四氟乙烯，并通过三氯甲基硅烷蒸汽掺杂改性，得到硅氧改性聚四氟乙烯复合板材。

所述改性聚四氟乙烯涂层的制备方法，包括如下步骤：

a1，将纳米聚四氟乙烯加入至乙醇中搅拌形成均一溶液，然后静置蒸发形成浆料，所述纳米聚四氟乙烯在乙醇中的浓度为100－200g/L，搅拌的速度为1000－2000r/min，静置蒸发的温度为80－90℃；

a2，将浆料放置在压延机上恒温静置1－2h后压延形成基膜，所述恒温静置的温度为80－90℃，所述压延的温度为80－100℃，所述延压后的基膜厚度为200－500μm；

a3，将基膜拉伸并烧结固化得到膨化聚四氟乙烯膜；所述拉伸依次包括纵向拉伸、双向拉伸和横向拉伸，其中，纵向拉伸倍数为2－4倍，温度为250－260℃，所述双向拉伸的倍数为2－4倍，温度为220－240℃，所述横向拉伸的温度为160－180℃；所述烧结在横向拉伸结束后进行，且烧结温度为300－320℃，烧结时间为30－60s，烧结后得到厚度为10－50μm，孔径为0.2－1.4μm的聚四氟乙烯基微孔膜；

a4，将三氯甲基硅烷加入至无水乙醚中搅拌均匀，形成溶解液；然后将膨化聚四氟乙烯膜放置在干燥的反应釜内，恒温通入溶解液并静置20－30min，降温得到镀膜的膨化聚四氟乙烯膜；所述三氯甲基硅烷在无水乙醚中的浓度为300－600g/L，所述恒温通入的温度为70－80℃，通入速度为20－50mL/min，所述静置的温度为70－80℃，所述降温后的温度为40－60℃；该步骤中的三氯甲基硅烷与无水乙醚直接受热转化为三氯甲基硅烷和乙醚的混合蒸汽，该蒸汽在通入反应釜的过程中，三氯甲基硅烷直接渗透至膨化聚四氟乙烯膜的微孔内，并在降温过程中直接转化为液滴，即在聚四氟乙烯膜的比表面形成三氯甲基硅烷液膜，且乙醚依然保持蒸汽状态；