一種pfa材料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發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】
[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。由于具有耐化學腐蝕性、耐大氣老化性、優良的介電性能、獨特的低表面能、寬廣的使用溫度范圍等特性，廣泛應用于原子能、航天、電子、機械制造、化學等工業。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，并且價格昂貴應用成本高昂，從而難以在各大應用領域被普遍廣泛地推廣。
【發明內容】
[0003]為解決上述問題，本發明公開了一種PFA材料具有良好的耐磨性、較高的工作溫度區間、耐候性好以及摩擦系數低等方面的優勢，并且具有良好的加工性，并且降低生產使用的成本。
[0004]本發明公開的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、增強填料、阻燃劑、偶聯劑以及交聯劑，所述各組分組成(以重量份數計)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、增強填料15-20份、偶聯劑15-30份以及交聯劑10-20份，耐候劑包括7_10份的抗氧劑和3-8份的光穩定劑。
[0005]作為一種優選，PFA粒料、耐候劑、耐磨增強劑、增強填料以及阻燃劑經高速混練機混合均勻后再加入均經過預處理的碳纖維納米管和足球烯C540，并添加偶聯劑總體積的30-40%再經過球磨機球磨均勻，再加入剩余的偶聯劑混合均勻后出料，于20-80KPa偶聯劑飽和蒸汽環境下靜置4-6小時。通過將偶聯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、耐磨增強劑、增強填料以及阻燃劑，不僅僅可以在球磨過程中提高球磨質量，使得各種原料在粒度上趨于穩定一致，同時也能夠使混合更為均勻，避免干態條件下不停顆粒物的相對流動和分層，難以混合均勻，并且在球磨過程中加入30-40%的偶聯劑還不僅能夠避免液量過大增加球磨難度，同時又能夠在球磨過程中實現偶聯劑與原料充分接觸浸潤，通過原料的相容性以及產品的質量穩定性，再于低壓偶聯劑飽和蒸汽環境下進行浸泡靜置，使原料中混入的揮發性雜質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，保證偶聯劑對原料表面、間隙等界面的浸潤質量。
[0006]作為一種優選，碳纖維納米管和足球烯C540的預處理工藝為將碳纖維納米管和足球烯C540與無水KOH超細粉體混合均勻后，以厚度0.2-0.5mm平鋪于臥式石英管內，在600-800攝氏度流動氮氣氛圍下受熱反應6-8小時，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l_2MPa氮氣脈沖脈沖氣流干燥，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超細粉體為采用KOH熱飽和溶液程序降溫高速攪拌重結晶得到的晶體，程序降溫速度為0.1攝氏度/分鐘，攪拌速度3600-4000轉/分鐘，再經真空脫水得到，真空度-0.2MPa，脫水溫度80-120攝氏度O
[0007]作為一種優選，耐候劑中光穩定劑為2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮以及抗氧劑為沒食子酸丙酯。
[0008]作為一種優選，偶聯劑為乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷。偶聯劑可以改善原料的表面活性，提高不同性質材料的相容性，從而改善材料的穩定性和一致性，提高其力學性能和質量穩定性。
[0009]作為一種優選，交聯劑為2，5- 二甲基-2，5 二叔丁基過氧化己烷。
[0010]作為一種優選，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量比1: 3-5的混合物。
[0011]作為一種優選，增強填料為粒度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、應用和貯存中，因受熱、光、機械應力、電場、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在性能的劣化作用。其種類繁多。按化學結構可分為酚類、胺類、含磷化合物、含硫化合物和有機金屬鹽等5大類。根據不同的作用機理，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生的活潑自由基，從而中斷鏈式降解反應，達到抗氧化目的。輔助抗氧劑的作用是將氧化降解的中間產物分解為非自由基產物。通常，主、輔抗氧劑并用，通過相互的協同效應達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]光穩定劑能抑制或減弱塑料因吸收紫外光而導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。其機理在于屏蔽光輻射源，吸收并消散能引發塑料降解的紫外光輻射，或消散塑料分子上的激發態能量。光穩定劑可在塑料配混中混入。常用的光穩定劑有:水楊酸酯類、二苯甲酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類和有機絡合物類。
[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。熔融粘結性增強，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，改善產品的加工性。
[0016]PFA長期使用溫度-80-260度，有卓越的耐化學腐蝕性，對所有化學品都耐腐蝕，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，在增強金屬材料方面，C540的作用將比焦炭中的碳更好，這是因為C540比炭黑的顆粒更小、活性更高，能有效增強材料的力學性能和耐摩擦性能。
[0018]碳纖維納米管是一種具有很高強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，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在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的缺陷，增強了反應活性，在高溫和其他物質存在的條件下，碳納米管容易在端面處打開，形成一個管子，被PFA填充形成復合材料。這樣的材料強度高、模量高、耐高溫、熱膨脹系數小、耐磨性以及抵抗熱變性能都得到顯著的強。
【具體實施方式】
[0020]下面結合【具體實施方式】，進一步闡明本發明，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍
[0021 ] 本發明公開的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、增強填料、阻燃劑、偶聯劑以及交聯劑，所述各組分組成(以重量份數計)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、增強填料15-20份、偶聯劑15-30份以及交聯劑10-20份，耐候劑包括7_10份的抗氧劑和3-8份的光穩定劑。
[0022]作為一種優選，PFA粒料、耐候劑、耐磨增強劑、增強填料以及阻燃劑經高速混練機混合均勻后再加入均經過預處理的碳纖維納米管和足球烯C540，并添加偶聯劑總體積的30-40%再經過球磨機球磨均勻，再加入剩余的偶聯劑混合均勻后出料，于20-80KPa偶聯劑飽和蒸汽環境下靜置4-6小時。通過將偶聯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、耐磨增強劑、增強填料以及阻燃劑，不僅僅可以在球磨過程中提高