一種高性能聚四氟乙烯材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)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(huán)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(huán)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(yīng)釜中，進(jìn)行高溫真空反應(yīng)，再加入剩余組分混合均勻，最后通過模壓燒結(jié)法成型，制備得到性能優(yōu)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(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料制備【技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[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(zhǔn)備第二天進(jìn)行下一 步的實(shí)驗(yàn)，可是當(dāng)?shù)诙齑蜷_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(shí)，發(fā)現(xiàn)鋼瓶并沒有減重。他們鋸開了鋼瓶，發(fā)現(xiàn)了大量的白色粉末，這是聚四氟乙 烯。
[0003] 他們研究發(fā)現(xiàn)聚四氟乙烯性質(zhì)優(yōu)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(shù)在二戰(zhàn)期間一直保密。直到二戰(zhàn)結(jié)束后，才解密，并于1946年實(shí)現(xiàn)工 業(yè)化生產(chǎn)聚四氟乙烯。
[0004] 聚四氟乙烯是由四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物，其結(jié)構(gòu)簡式為 -[-CF2-CF 2-]n-，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性，是當(dāng)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(xué)藥品，在王水中煮沸也 不起變化，廣泛應(yīng)用于各種需要抗酸堿和有機(jī)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(yōu)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(yōu)良的耐腐蝕、抗老化、抗各種有機(jī)溶劑、摩擦系數(shù)低等特點(diǎn)，是 一種性能較為穩(wěn)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(dǎo)熱系數(shù)低等缺點(diǎn)。單獨(dú)使用聚四氟乙烯加工而成的材料不能達(dá)到材料的使用要求，因此 需要開發(fā)一種具有優(yōu)良物理化學(xué)性能的聚四氟乙烯材料來滿足市場需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)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(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的： 一種高性能聚四氟乙烯材料，以重量組分計(jì)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(huán)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(yōu)選為以重量組分計(jì)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(huán)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(jìn)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(huán)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(jī)中，在220-260轉(zhuǎn)/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(yīng)釜中，保持真空度為0. 03-0. 06MPa，升溫 至200-220°C，以70-80轉(zhuǎn)/分鐘攪拌2-4小時(shí)，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(jié)法成型，先將溫度升 至200-210 °C，保溫1-3小時(shí)，然后升溫至340-360 °C進(jìn)行燒結(jié)，保溫2-4小時(shí)，然后以 50-60°C /小時(shí)的降溫速度降溫至40°C以下，脫模出料。
[0012] 本發(fā)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(huán)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(yīng)用價(jià)值。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 實(shí)施例1 一種高性能聚四氟乙烯材料，以重量組分計(jì)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(huán)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(jìn)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(huán)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(jī)中，在220轉(zhuǎn)/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(yīng)釜中，保持真空度為0. 〇3MPa，升溫至 200°C，以70轉(zhuǎn)/分鐘攪拌2小時(shí)，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(jié)法成型，先將溫度升至 200°C，保溫1小時(shí)，然后升溫至340°C進(jìn)行燒結(jié)，保溫2小時(shí)，然后以50°C /小時(shí)的降溫速 度降溫至40°C以下，脫模出料。
[0015] 實(shí)施例2 一種高性能聚四氟乙烯材料，以重量組分計(jì)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(huán)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(jìn)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(huán)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(jī)中，在225轉(zhuǎn)/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(yīng)釜中，保持真空度為〇.〇4MPa，升溫至 208°C，以70轉(zhuǎn)/分鐘攪拌2小時(shí)，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(jié)法成型，先將溫度升至 205°C，保溫2小時(shí)，然后升溫至346°C進(jìn)行燒結(jié)，保溫2小時(shí)，然后以55°C /小時(shí)的降溫速 度降溫至40°C以下，脫模出料。
[0017] 實(shí)施例3 一種高性能聚四氟乙烯材料，以重量組分計(jì)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(huán)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(jìn)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(huán)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(jī)中，在230轉(zhuǎn)/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(yīng)釜中，保持真空度為〇.〇5MPa，升溫至 210°C，以76轉(zhuǎn)/分鐘攪拌3小時(shí)，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(jié)法成型，先將溫度升至 208°C，保溫2小時(shí)，然后升溫至355°C進(jìn)行燒結(jié)，保溫3小時(shí)，然后以60°C /小時(shí)的降溫速 度降溫至40°C以下，脫模出料。
[0019] 實(shí)施例4 一種高性能聚四氟乙烯材料，以重量組分計(jì)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(huán)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(jìn)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(huán)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(jī)中，在250轉(zhuǎn)/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(yīng)釜中，保持真空度為〇.〇6MPa，升溫至 218°C，以80轉(zhuǎn)/分鐘攪拌4小時(shí)，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(jié)法成型，先將溫度升至 205°C，保溫1-3小時(shí)，然后升溫至352°C進(jìn)行燒結(jié)，保溫4小時(shí)，然后以58°C /小時(shí)的降溫 速度降溫至40°C以下，脫模出料。
[0021] 實(shí)施例5 一種高性能聚四氟乙烯材料，以重量組分計(jì)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(huán)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(jìn)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(huán)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(jī)中，在260轉(zhuǎn)/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(yīng)釜中，保持真空度為〇. 〇6MPa，升溫至 220°C，以80轉(zhuǎn)/分鐘攪拌4小時(shí)，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(jié)法成型，先將溫度升至 210°C，保溫3小時(shí)，然后升溫至360°C進(jìn)行燒結(jié)，保溫4小時(shí)，然后以60°C /小時(shí)的降溫速 度降溫至40°C以下，脫模出料。
[0023] 對以上實(shí)施例制備得到的聚四氟乙烯材料進(jìn)行性能測試，結(jié)果見表1。
[0024] 表1實(shí)施例1-5制備得到的聚四氟乙烯材料性能測試數(shù)據(jù)

【權(quán)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(jì)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(huán)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(jù)權(quán)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(jì)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(huán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(quán)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(jìn)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(huán)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(jī)中，在220-260轉(zhuǎn)/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(yīng)釜中，保持真空度為0. 03-0. 06MPa，升溫 至200-220°C，以70-80轉(zhuǎn)/分鐘攪拌2-4小時(shí)，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(jié)法成型，先將溫度升 至200-210 °C，保溫1-3小時(shí)，然后升溫至340-360 °C進(jìn)行燒結(jié)，保溫2-4小時(shí)，然后以 50-60°C /小時(shí)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(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】李海濤, 李恒濱 申請人:山東瑞特新材料有限公司