一種pfa材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高加工性的含氟材料，特別是一種PFA材料。
【背景技術(shù)】
[0002]含氟高分子是指全部或部分的碳-氫鍵為碳-氟鍵取代的高分子化合物，如PTFE、PFA等。由于具有耐化學(xué)腐蝕性、耐大氣老化性、優(yōu)良的介電性能、獨(dú)特的低表面能、寬廣的使用溫度范圍等特性，廣泛應(yīng)用于原子能、航天、電子、機(jī)械制造、化學(xué)等工業(yè)。但是含氟高分子材料由于其表面特性難以與其他材料共混使用，并且價(jià)格昂貴應(yīng)用成本高昂，從而難以在各大應(yīng)用領(lǐng)域被普遍廣泛地推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種PFA材料具有良好的耐磨性、較高的工作溫度區(qū)間、耐候性好以及摩擦系數(shù)低等方面的優(yōu)勢(shì)，并且具有良好的加工性，并且降低生產(chǎn)使用的成本。
[0004]本發(fā)明公開的PFA材料，包括PFA粒料以及添加劑，所述的添加劑包括碳纖維納米管、足球烯、耐候劑、增強(qiáng)填料、阻燃劑、偶聯(lián)劑以及交聯(lián)劑，所述各組分組成(以重量份數(shù)計(jì))為:PFA粒料100份、碳纖維納米管15-20份、足球烯C540 5_10份、耐候劑10-15份、阻燃劑20-30份、增強(qiáng)填料15-20份、偶聯(lián)劑15-30份以及交聯(lián)劑10-20份，耐候劑包括7_10份的抗氧劑和3-8份的光穩(wěn)定劑。
[0005]作為一種優(yōu)選，PFA粒料、耐候劑、耐磨增強(qiáng)劑、增強(qiáng)填料以及阻燃劑經(jīng)高速混練機(jī)混合均勻后再加入均經(jīng)過預(yù)處理的碳纖維納米管和足球烯C540，并添加偶聯(lián)劑總體積的30-40%再經(jīng)過球磨機(jī)球磨均勻，再加入剩余的偶聯(lián)劑混合均勻后出料，于20-80KPa偶聯(lián)劑飽和蒸汽環(huán)境下靜置4-6小時(shí)。通過將偶聯(lián)劑分兩步加入與聚四氟乙烯粒料、抗沖擊改性劑、增韌劑、耐候劑、耐磨增強(qiáng)劑、增強(qiáng)填料以及阻燃劑，不僅僅可以在球磨過程中提高球磨質(zhì)量，使得各種原料在粒度上趨于穩(wěn)定一致，同時(shí)也能夠使混合更為均勻，避免干態(tài)條件下不停顆粒物的相對(duì)流動(dòng)和分層，難以混合均勻，并且在球磨過程中加入30-40%的偶聯(lián)劑還不僅能夠避免液量過大增加球磨難度，同時(shí)又能夠在球磨過程中實(shí)現(xiàn)偶聯(lián)劑與原料充分接觸浸潤，通過原料的相容性以及產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，再于低壓偶聯(lián)劑飽和蒸汽環(huán)境下進(jìn)行浸泡靜置，使原料中混入的揮發(fā)性雜質(zhì)如氧氣等充分置換析出，并且通過空隙交換的方式，有效地提高了除雜效果，保證偶聯(lián)劑對(duì)原料表面、間隙等界面的浸潤質(zhì)量。
[0006]作為一種優(yōu)選，碳纖維納米管和足球烯C540的預(yù)處理工藝為將碳纖維納米管和足球烯C540與無水KOH超細(xì)粉體混合均勻后，以厚度0.2-0.5mm平鋪于臥式石英管內(nèi)，在600-800攝氏度流動(dòng)氮?dú)夥諊率軣岱磻?yīng)6-8小時(shí)，再于0.1M稀鹽酸中酸洗后以去離子水淋洗至洗滌水酸堿度為中性后，過濾并經(jīng)l_2MPa氮?dú)饷}沖脈沖氣流干燥，脈沖頻率60-80HZ，干燥溫度60-80攝氏度，干燥至含水率低于0.2%后即可。無水KOH超細(xì)粉體為采用KOH熱飽和溶液程序降溫高速攪拌重結(jié)晶得到的晶體，程序降溫速度為0.1攝氏度/分鐘，攪拌速度3600-4000轉(zhuǎn)/分鐘，再經(jīng)真空脫水得到，真空度-0.2MPa，脫水溫度80-120攝氏度O
[0007]作為一種優(yōu)選，耐候劑中光穩(wěn)定劑為2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮以及抗氧劑為沒食子酸丙酯。
[0008]作為一種優(yōu)選，偶聯(lián)劑為乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷。偶聯(lián)劑可以改善原料的表面活性，提高不同性質(zhì)材料的相容性，從而改善材料的穩(wěn)定性和一致性，提高其力學(xué)性能和質(zhì)量穩(wěn)定性。
[0009]作為一種優(yōu)選，交聯(lián)劑為2，5- 二甲基-2，5 二叔丁基過氧化己烷。
[0010]作為一種優(yōu)選，阻燃劑為三水合氧化鋁、硼酸鋅或偏硼酸鋅中的一種與聚磷酸銨的質(zhì)量比1: 3-5的混合物。
[0011]作為一種優(yōu)選，增強(qiáng)填料為粒度30-50微米的玻璃微珠。
[0012]PFA的英文名稱為:Polyfluoroalkoxy，中文名稱為:四氟乙稀-全氟燒氧基乙稀基醚共聚物(又稱:過氟烷基化物，可溶性聚四氟乙烯)。
[0013]抗氧劑又稱抗氧化劑，能抑制或延緩塑料在制造、加工、應(yīng)用和貯存中，因受熱、光、機(jī)械應(yīng)力、電場(chǎng)、輻射及添加劑中所含重金屬離子等因素所引起的塑料及制品外觀和內(nèi)在性能的劣化作用。其種類繁多。按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為酚類、胺類、含磷化合物、含硫化合物和有機(jī)金屬鹽等5大類。根據(jù)不同的作用機(jī)理，酚類和胺類又稱為主抗氧劑，含磷和硫的化合物又稱為輔抗氧劑。主抗氧劑的作用是捕獲氧化降解中產(chǎn)生的活潑自由基，從而中斷鏈?zhǔn)浇到夥磻?yīng)，達(dá)到抗氧化目的。輔助抗氧劑的作用是將氧化降解的中間產(chǎn)物分解為非自由基產(chǎn)物。通常，主、輔抗氧劑并用，通過相互的協(xié)同效應(yīng)達(dá)到最佳的抗氧化效果。抗氧劑研宄的主要方向是提高抗氧效率、持久性和相容性。
[0014]光穩(wěn)定劑能抑制或減弱塑料因吸收紫外光而導(dǎo)致的光降解或光老化作用，延長塑料制品使用及貯存壽命的添加劑。其機(jī)理在于屏蔽光輻射源，吸收并消散能引發(fā)塑料降解的紫外光輻射，或消散塑料分子上的激發(fā)態(tài)能量。光穩(wěn)定劑可在塑料配混中混入。常用的光穩(wěn)定劑有:水楊酸酯類、二苯甲酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類和有機(jī)絡(luò)合物類。
[0015]PFA為少量全氟丙基全氟乙烯基醚與聚四氟乙烯的共聚物。熔融粘結(jié)性增強(qiáng)，溶體粘度下降，而性能與聚四氟乙烯相比無變化，故而可以直接采用普通熱塑性成型方法加工成制品，改善產(chǎn)品的加工性。
[0016]PFA長期使用溫度-80-260度，有卓越的耐化學(xué)腐蝕性，對(duì)所有化學(xué)品都耐腐蝕，并且具有良好的耐磨性。
[0017]碳纖維納米管可以通過與高分子材料分子間鍵合，在增強(qiáng)金屬材料方面，C540的作用將比焦炭中的碳更好，這是因?yàn)镃540比炭黑的顆粒更小、活性更高，能有效增強(qiáng)材料的力學(xué)性能和耐摩擦性能。
[0018]碳纖維納米管是一種具有很高強(qiáng)度和模量的耐高溫纖維，為化纖的高端品種。它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7?9倍，抗拉彈性模量為23000?43000Mpa亦高于鋼。
[0019]另外碳纖維納米管上由于存在五元環(huán)的缺陷，增強(qiáng)了反應(yīng)活性，在高溫和其他物質(zhì)存在的條件下，碳納米管容易在端面處打開，形成一個(gè)管子，被PFA填充形成復(fù)合材料。這樣的材料強(qiáng)度高、模量高、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性以及抵抗熱變性能都得到顯著的強(qiáng)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍
[0021 ] 本發(fā)明公開的PFA材料，包括PFA粒料以及添加劑，所述的添加劑包括碳纖維納米管、足球烯、耐候劑、增強(qiáng)填料、阻燃劑、偶聯(lián)劑以及交聯(lián)劑，所述各組分組成(以重量份數(shù)計(jì))為:PFA粒料100份、碳纖維納米管15-20份、足球烯C540 5_10份、耐候劑10-15份、阻燃劑20-30份、增強(qiáng)填料15-20份、偶聯(lián)劑15-30份以及交聯(lián)劑10-20份，耐候劑包括7_10份的抗氧劑和3-8份的光穩(wěn)定劑。
[0022]作為一種優(yōu)選，PFA粒料、耐候劑、耐磨增強(qiáng)劑、增強(qiáng)填料以及阻燃劑經(jīng)高速混練機(jī)混合均勻后再加入均經(jīng)過預(yù)處理的碳纖維納米管和足球烯C540，并添加偶聯(lián)劑總體積的30-40%再經(jīng)過球磨機(jī)球磨均勻，再加入剩余的偶聯(lián)劑混合均勻后出料，于20-80KPa偶聯(lián)劑飽和蒸汽環(huán)境下靜置4-6小時(shí)。通過將偶聯(lián)劑分兩步加入與聚四氟乙烯粒料、抗沖擊改性劑、增韌劑、耐候劑、耐磨增強(qiáng)劑、增強(qiáng)填料以及阻燃劑，不僅僅可以在球磨過程中提高