一種高性能聚四氟乙烯材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高性能聚四氟乙烯材料及其制備方法，聚四氟乙烯材料的組分包括：聚四氟乙烯，三氧化二鋁，聚碳酸酯，六甲氧甲基三聚氰胺，碳酸鈣，硬脂酸鋅，炭黑，三乙醇胺，四苯二硅環丁烷，聚乙烯醇，巴西棕櫚蠟，2-甲基-1,3-丙二醇和偶氮二異丁酸二甲酯。制備方法為首先將聚四氟乙烯，三氧化二鋁，聚碳酸酯，六甲氧甲基三聚氰胺，碳酸鈣，炭黑，三乙醇胺，四苯二硅環丁烷，聚乙烯醇，巴西棕櫚蠟，偶氮二異丁酸二甲酯按照重量份加入到混合攪拌均勻，然后在反應釜中，進行高溫真空反應，再加入剩余組分混合均勻，最后通過模壓燒結法成型，制備得到性能優異的聚四氟乙烯材料。
【專利說明】一種高性能聚四氟乙烯材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于材料制備【技術領域】，具體涉及一種高性能聚四氟乙烯材料及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 聚四氟乙烯被稱"塑料王"，氟樹脂之父羅伊?普朗克特1936年在美國杜邦公司 開始研究氟利昂的代用品，他們收集了部分四氟乙烯儲存于鋼瓶中，準備第二天進行下一 步的實驗，可是當第二天打開鋼瓶減壓閥后，卻沒有氣體溢出，他們以為是漏氣，可是將鋼 瓶稱量時，發現鋼瓶并沒有減重。他們鋸開了鋼瓶，發現了大量的白色粉末，這是聚四氟乙 烯。
[0003] 他們研究發現聚四氟乙烯性質優良，可以用于原子彈、炮彈等的防熔密封墊圈，因 此美國軍方將該技術在二戰期間一直保密。直到二戰結束后，才解密，并于1946年實現工 業化生產聚四氟乙烯。
[0004] 聚四氟乙烯是由四氟乙烯經聚合而成的高分子化合物，其結構簡式為 -[-CF2-CF 2-]n-，具有優良的化學穩定性、耐腐蝕性，是當今世界上耐腐蝕性能最佳材料之 一，除熔融堿金屬、三氟化氯、五氟化氯和液氟外，能耐其它一切化學藥品，在王水中煮沸也 不起變化，廣泛應用于各種需要抗酸堿和有機溶劑的場合。有密封性、高潤滑不粘性、電絕 緣性和良好的抗老化能力、耐溫優異（能在+250°C至-180°C的溫度下長期工作)。聚四氟乙 烯本身對人沒有毒性。
[0005] 聚四氟乙烯具有優良的耐腐蝕、抗老化、抗各種有機溶劑、摩擦系數低等特點，是 一種性能較為穩定的工程材料，但是在其單一組分的情況下又具有耐磨性差、抗蠕變性差、 導熱系數低等缺點。單獨使用聚四氟乙烯加工而成的材料不能達到材料的使用要求，因此 需要開發一種具有優良物理化學性能的聚四氟乙烯材料來滿足市場需要。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于為了克服以上現有技術的不足而提供一種高性能聚四氟乙烯 材料及其制備方法。
[0007] 本發明是通過以下技術手段實現的： 一種高性能聚四氟乙烯材料，以重量組分計包括：聚四氟乙烯180-200份，三氧化二鋁 8-15份，聚碳酸酯15-30份，六甲氧甲基三聚氰胺10-20份，碳酸鈣5-10份，硬脂酸鋅2-7 份，炭黑5-10份，三乙醇胺2-8份，四苯二硅環丁烷5-15份，聚乙烯醇6-15份，巴西棕櫚蠟 2-6份，2-甲基-1，3-丙二醇5-10份，偶氮二異丁酸二甲酯1-5份。
[0008] 所述的聚四氟乙烯材料，可以優選為以重量組分計包括：聚四氟乙烯186-195份， 三氧化二鋁10-13份，聚碳酸酯22-28份，六甲氧甲基三聚氰胺15-18份，碳酸鈣6-8份，硬 脂酸鋅3-5份，炭黑6-8份，三乙醇胺4-7份，四苯二硅環丁烷8-12份，聚乙烯醇10-13份， 巴西棕櫚蠟3-5份，2-甲基-1，3-丙二醇6-9份，偶氮二異丁酸二甲酯2-4份。
[0009] 以上所述的聚四氟乙烯材料，炭黑的粒徑可以在200-300目之間。
[0010] 以上所述的聚四氟乙烯材料，三氧化二鋁粒徑可以在100-200目之間。
[0011] 一種以上所述的聚四氟乙烯材料的制備方法，按照以下步驟進行： 步驟一，將聚四氟乙烯，三氧化二鋁，聚碳酸酯，六甲氧甲基三聚氰胺，碳酸鈣，炭黑，三 乙醇胺，四苯二硅環丁烷，聚乙烯醇，巴西棕櫚蠟，偶氮二異丁酸二甲酯按照重量份加入到 混合攪拌機中，在220-260轉/分鐘的條件下攪拌20-30分鐘； 步驟二，將步驟一得到的混合物料加入到反應釜中，保持真空度為0. 03-0. 06MPa，升溫 至200-220°C，以70-80轉/分鐘攪拌2-4小時，自然冷卻降至室溫； 步驟三，在步驟二降溫后的物料中加入硬脂酸鋅和2-甲基-1，3-丙二醇，攪拌混合均 勻； 步驟四，將步驟三得到的混合物料加入模具，采用模壓燒結法成型，先將溫度升 至200-210 °C，保溫1-3小時，然后升溫至340-360 °C進行燒結，保溫2-4小時，然后以 50-60°C /小時的降溫速度降溫至40°C以下，脫模出料。
[0012] 本發明提供的聚四氟乙烯材料，原料組分中加入了六甲氧甲基三聚氰胺、2-甲 基-1，3-丙二醇以及四苯二硅環丁烷使得材料的物理性能得到了極大地提高，更加完善了 聚四氟乙烯作為主要成分的材料的物理性能，具有更廣泛地應用價值。
【具體實施方式】
[0013] 實施例1 一種高性能聚四氟乙烯材料，以重量組分計包括：聚四氟乙烯180份，三氧化二鋁（100 目）8份，聚碳酸酯15份，六甲氧甲基三聚氰胺10份，碳酸鈣5份，硬脂酸鋅2份，炭黑 (200目）5份，三乙醇胺2份，四苯二硅環丁烷5份，聚乙烯醇6份，巴西棕櫚蠟2份，2-甲 基-1，3-丙二醇5份，偶氮二異丁酸二甲酯1份。
[0014] 以上所述的聚四氟乙烯材料的制備方法，按照以下步驟進行： 步驟一，將聚四氟乙烯，三氧化二鋁，聚碳酸酯，六甲氧甲基三聚氰胺，碳酸鈣，炭黑，三 乙醇胺，四苯二硅環丁烷，聚乙烯醇，巴西棕櫚蠟，偶氮二異丁酸二甲酯按照重量份加入到 混合攪拌機中，在220轉/分鐘的條件下攪拌20分鐘； 步驟二，將步驟一得到的混合物料加入到反應釜中，保持真空度為0. 〇3MPa，升溫至 200°C，以70轉/分鐘攪拌2小時，自然冷卻降至室溫； 步驟三，在步驟二降溫后的物料中加入硬脂酸鋅和2-甲基-1，3-丙二醇，攪拌混合均 勻； 步驟四，將步驟三得到的混合物料加入模具，采用模壓燒結法成型，先將溫度升至 200°C，保溫1小時，然后升溫至340°C進行燒結，保溫2小時，然后以50°C /小時的降溫速 度降溫至40°C以下，脫模出料。
[0015] 實施例2 一種高性能聚四氟乙烯材料，以重量組分計包括：聚四氟乙烯186份，三氧化二鋁（150 目）10份，聚碳酸酯22份，六甲氧甲基三聚氰胺15份，碳酸鈣6份，硬脂酸鋅3份，炭黑 (220目）6份，三乙醇胺4份，四苯二硅環丁烷8份，聚乙烯醇10份，巴西棕櫚蠟3份，2-甲 基-1，3-丙二醇6份，偶氮二異丁酸二甲酯2份。
[0016] 以上所述的聚四氟乙烯材料的制備方法，按照以下步驟進行： 步驟一，將聚四氟乙烯，三氧化二鋁，聚碳酸酯，六甲氧甲基三聚氰胺，碳酸鈣，炭黑，三 乙醇胺，四苯二硅環丁烷，聚乙烯醇，巴西棕櫚蠟，偶氮二異丁酸二甲酯按照重量份加入到 混合攪拌機中，在225轉/分鐘的條件下攪拌23分鐘； 步驟二，將步驟一得到的混合物料加入到反應釜中，保持真空度為〇.〇4MPa，升溫至 208°C，以70轉/分鐘攪拌2小時，自然冷卻降至室溫； 步驟三，在步驟二降溫后的物料中加入硬脂酸鋅和2-甲基-1，3-丙二醇，攪拌混合均 勻； 步驟四，將步驟三得到的混合物料加入模具，采用模壓燒結法成型，先將溫度升至 205°C，保溫2小時，然后升溫至346°C進行燒結，保溫2小時，然后以55°C /小時的降溫速 度降溫至40°C以下，脫模出料。
[0017] 實施例3 一種高性能聚四氟乙烯材料，以重量組分計包括：聚四氟乙烯188份，三氧化二鋁（180 目）12份，聚碳酸酯25份，六甲氧甲基三聚氰胺16份，碳酸鈣7份，硬脂酸鋅4份，炭黑 (250目）7份，三乙醇胺6份，四苯二硅環丁烷11份，聚乙烯醇12份，巴西棕櫚蠟4份，2-甲 基-1，3-丙二醇8份，偶氮二異丁酸二甲酯3份。
[0018] 以上所述的聚四氟乙烯材料的制備方法，按照以下步驟進行： 步驟一，將聚四氟乙烯，三氧化二鋁，聚碳酸酯，六甲氧甲基三聚氰胺，碳酸鈣，炭黑，三 乙醇胺，四苯二硅環丁烷，聚乙烯醇，巴西棕櫚蠟，偶氮二異丁酸二甲酯按照重量份加入到 混合攪拌機中，在230轉/分鐘的條件下攪拌25分鐘； 步驟二，將步驟一得到的混合物料加入到反應釜中，保持真空度為〇.〇5MPa，升溫至 210°C，以76轉/分鐘攪拌3小時，自然冷卻降至室溫； 步驟三，在步驟二降溫后的物料中加入硬脂酸鋅和2-甲基-1，3-丙二醇，攪拌混合均 勻； 步驟四，將步驟三得到的混合物料加入模具，采用模壓燒結法成型，先將溫度升至 208°C，保溫2小時，然后升溫至355°C進行燒結，保溫3小時，然后以60°C /小時的降溫速 度降溫至40°C以下，脫模出料。
[0019] 實施例4 一種高性能聚四氟乙烯材料，以重量組分計包括：聚四氟乙烯195份，三氧化二鋁（180 目）13份，聚碳酸酯28份，六甲氧甲基三聚氰胺18份，碳酸鈣8份，硬脂酸鋅5份，炭黑 (280目)8份，三乙醇胺7份，四苯二硅環丁烷12份，聚乙烯醇13份，巴西棕櫚蠟5份，2-甲 基-1，3-丙二醇9份，偶氮二異丁酸二甲酯4份。
[0020] 以上所述的聚四氟乙烯材料的制備方法，按照以下步驟進行： 步驟一，將聚四氟乙烯，三氧化二鋁，聚碳酸酯，六甲氧甲基三聚氰胺，碳酸鈣，炭黑，三 乙醇胺，四苯二硅環丁烷，聚乙烯醇，巴西棕櫚蠟，偶氮二異丁酸二甲酯按照重量份加入到 混合攪拌機中，在250轉/分鐘的條件下攪拌30分鐘； 步驟二，將步驟一得到的混合物料加入到反應釜中，保持真空度為〇.〇6MPa，升溫至 218°C，以80轉/分鐘攪拌4小時，自然冷卻降至室溫； 步驟三，在步驟二降溫后的物料中加入硬脂酸鋅和2-甲基-1，3-丙二醇，攪拌混合均 勻； 步驟四，將步驟三得到的混合物料加入模具，采用模壓燒結法成型，先將溫度升至 205°C，保溫1-3小時，然后升溫至352°C進行燒結，保溫4小時，然后以58°C /小時的降溫 速度降溫至40°C以下，脫模出料。
[0021] 實施例5 一種高性能聚四氟乙烯材料，以重量組分計包括：聚四氟乙烯200份，三氧化二鋁（200 目）15份，聚碳酸酯30份，六甲氧甲基三聚氰胺20份，碳酸鈣10份，硬脂酸鋅7份，炭黑 (300目）10份，三乙醇胺8份，四苯二硅環丁烷15份，聚乙烯醇15份，巴西棕櫚蠟6份，2-甲 基-1，3-丙二醇10份，偶氮二異丁酸二甲酯5份。
[0022] 以上所述的聚四氟乙烯材料的制備方法，按照以下步驟進行： 步驟一，將聚四氟乙烯，三氧化二鋁，聚碳酸酯，六甲氧甲基三聚氰胺，碳酸鈣，炭黑，三 乙醇胺，四苯二硅環丁烷，聚乙烯醇，巴西棕櫚蠟，偶氮二異丁酸二甲酯按照重量份加入到 混合攪拌機中，在260轉/分鐘的條件下攪拌30分鐘； 步驟二，將步驟一得到的混合物料加入到反應釜中，保持真空度為〇. 〇6MPa，升溫至 220°C，以80轉/分鐘攪拌4小時，自然冷卻降至室溫； 步驟三，在步驟二降溫后的物料中加入硬脂酸鋅和2-甲基-1，3-丙二醇，攪拌混合均 勻； 步驟四，將步驟三得到的混合物料加入模具，采用模壓燒結法成型，先將溫度升至 210°C，保溫3小時，然后升溫至360°C進行燒結，保溫4小時，然后以60°C /小時的降溫速 度降溫至40°C以下，脫模出料。
[0023] 對以上實施例制備得到的聚四氟乙烯材料進行性能測試，結果見表1。
[0024] 表1實施例1-5制備得到的聚四氟乙烯材料性能測試數據
【權利要求】
1. 一種高性能聚四氟乙烯材料，其特征在于，以重量組分計包括：聚四氟乙烯180-200 份，三氧化二鋁8-15份，聚碳酸酯15-30份，六甲氧甲基三聚氰胺10-20份，碳酸鈣5-10份， 硬脂酸鋅2-7份，炭黑5-10份，三乙醇胺2-8份，四苯二硅環丁烷5-15份，聚乙烯醇6-15 份，巴西棕櫚蠟2-6份，2-甲基-1，3-丙二醇5-10份，偶氮二異丁酸二甲酯1-5份。
2. 根據權利要求1所述的聚四氟乙烯材料，其特征在于，以重量組分計包括：聚四氟乙 烯186-195份，三氧化二鋁10-13份，聚碳酸酯22-28份，六甲氧甲基三聚氰胺15-18份，碳 酸鈣6-8份，硬脂酸鋅3-5份，炭黑6-8份，三乙醇胺4-7份，四苯二硅環丁烷8-12份，聚乙 烯醇10-13份，巴西棕櫚蠟3-5份，2-甲基-1，3-丙二醇6-9份，偶氮二異丁酸二甲酯2-4 份。
3. 根據權利要求1或2所述的聚四氟乙烯材料，其特征在于，炭黑的粒徑在200-300目 之間。
4. 根據權利要求1或2所述的聚四氟乙烯材料，其特征在于，三氧化二鋁粒徑在 100-200目之間。
5. -種權利要求1或2所述的聚四氟乙烯材料的制備方法，其特征在于，按照以下步驟 進行： 步驟一，將聚四氟乙烯，三氧化二鋁，聚碳酸酯，六甲氧甲基三聚氰胺，碳酸鈣，炭黑，三 乙醇胺，四苯二硅環丁烷，聚乙烯醇，巴西棕櫚蠟，偶氮二異丁酸二甲酯按照重量份加入到 混合攪拌機中，在220-260轉/分鐘的條件下攪拌20-30分鐘； 步驟二，將步驟一得到的混合物料加入到反應釜中，保持真空度為0. 03-0. 06MPa，升溫 至200-220°C，以70-80轉/分鐘攪拌2-4小時，自然冷卻降至室溫； 步驟三，在步驟二降溫后的物料中加入硬脂酸鋅和2-甲基-1，3-丙二醇，攪拌混合均 勻； 步驟四，將步驟三得到的混合物料加入模具，采用模壓燒結法成型，先將溫度升 至200-210 °C，保溫1-3小時，然后升溫至340-360 °C進行燒結，保溫2-4小時，然后以 50-60°C /小時的降溫速度降溫至40°C以下，脫模出料。
【文檔編號】C08L29/04GK104312063SQ201410482501
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月19日 優先權日:2014年9月19日
【發明者】李海濤, 李恒濱 申請人:山東瑞特新材料有限公司