[发明专利]一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及承重材料技术领域，尤其涉及一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法。 

背景技术

聚四氟乙烯（PTFE）具有杰出的优良综合性能，耐高温，耐腐蚀、不粘、自润滑、优良的介电性能、很低的摩擦系数，它已被广泛地用作密封材料和填充材料。但纯PTFE的硬度低、耐磨性能较差、机械强度低，在外力作用下会产生较大的粘弹性变形，易蠕变等，这些缺点限制了PTFE在重载工况下的应用。 

为了弥补PTFE机械性能上的不足，现有技术采用填充剂对其进行改性，并发展了多种模压成型工艺。PTFE材料成型目前主要有四种方法：高温模压成型、冷压烧结成型、等离子喷涂成型、分散体涂覆成型，最广泛的成型方法为冷压烧结成型。对PTFE改性的填料可分为无机填料、有机填料和纤维增强填料等，主要有二氧化硅（SiO₂）、二氧化钛（TiO₂）、氧化铝（A1₂0₃）、氧化锆（ZrO₂）、青铜粉、石墨、聚醚醚酮（PEEK）、聚苯硫醚（PPS）、聚丙烯腈（PAN）、聚对羟基苯甲酸苯酯（POB）、聚酰亚胺（PI）、液晶聚合物（LCP）、碳纤维、玻璃纤维。 

目前，玻璃纤维增强PTFE应用较为广泛，这类产品能满足工业上的一般要求，但是，玻璃纤维的耐碱性很差，复合材料会因此而缩短使用寿命，玻璃纤维填充后的复合材料热变形温度提高幅度不大，冲击强度下降较多。随着对碳纤维研究的深入，其能够提高材料的机械强度，因此现有技术中有研究采用碳纤维增强PTFE，得到的复合材料的拉伸强度有较大幅度提高，但冲击强度明显降低，更重要的是该复合材料在强氧化剂中不耐氧化，导致复合材料变软，丧失所有的性能。为了从整体上提高聚四氟乙烯复合材料的性能，申请号为200510095700.4的中国专利公开了一种高耐磨性聚四氟乙烯复合材料及其制备方法，在该专利中，所述聚四氟乙烯复合材料由聚四氟乙烯和聚丙烯腈粉末混合后，经压制成型、高温烧结形成，其组分中可选择添加金属 及金属氧化物、非金属氧化物、碳化物和其他纤维类填充物等，以增强其相应的性能。该专利提供的聚四氟乙烯复合材料在一定程度上增加了分散性和耐磨性，但其中金属粒子与PTFE缺乏相容性，容易产生分离，而且会对对磨面产生磨损，使材料的摩擦系数增加。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法，本发明提供的聚四氟乙烯复合材料具有较低的摩擦系数和较高的机械强度。 

本发明提供了一种聚四氟乙烯复合材料，包括以下组分： 

60wt%～95wt%的聚四氟乙烯； 

3wt%～35wt%的聚对羟基苯甲酸苯酯； 

0.1wt%～10wt%的膨胀石墨； 

0.1wt%～10wt%的晶须； 

0.01wt%～0.1wt%的偶联剂。 

优选的，所述聚四氟乙烯的粒径为1μm～100μm。 

优选的，所述聚对羟基苯甲酸苯酯的粒径为5μm～100μm。 

优选的，所述晶须的直径为5μm～20μm、长径比为1:（4～30）。 

优选的，所述膨胀石墨的膨胀率100mL/g～400mL/g。 

本发明提供了一种聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤： 

a）将上述技术方案所述的组分混合溶于有机溶剂中，得到混合溶液； 

b）将所述步骤a）得到的混合溶液进行烘干，得到干燥混合物； 

c）将所述步骤b）得到的干燥混合物进行真空冷压烧结，得到聚四氟乙烯复合材料； 

或 

将所述步骤b）得到的干燥混合物进行真空热压成型，得到聚四氟乙烯复合材料。 

优选的，所述真空冷压烧结的真空度为（1.0～10）×10^-3Pa。 

优选的，所述真空冷压烧结的压力为20MPa～30MPa； 

所述真空冷压烧结的烧结温度为360℃～400℃。 

优选的，所述真空热压成型的真空度为（1.0～10）×10^-3Pa。 

优选的，所述真空热压成型的压力为30MPa～50MPa； 

所述真空热压成型的加热温度为360℃～380℃。