專利名稱：：一種聚四氟乙烯合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高分子合金及其制備方法，尤其是一種耐磨的聚四氟乙烯合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚四氟乙烯(簡(jiǎn)稱PTFE)是一種自潤(rùn)滑、耐腐蝕、介電性能和耐熱性十分優(yōu)異的熱固性工程塑料，號(hào)稱“塑料王”。PTFE的摩擦系數(shù)是高分子材料中最低的；在“王水”中浸泡其性能不變，耐腐蝕性為塑料之冠，故其的應(yīng)用范圍十分廣泛，常用作高檔密封材料。但是，由于PTFE還存在蠕變性大、硬度低、摩耗嚴(yán)重、熱膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱差、制品尺寸變化大等缺點(diǎn)，因而限制了它在生產(chǎn)、生活、科研等領(lǐng)域的應(yīng)用。為了改進(jìn)上述不足，過去常用的工藝手法是加入二硫化鉬、銅粉、玻璃纖維等填料加以改性，。然而，加入這些成分后往往會(huì)使摩擦系數(shù)增加，對(duì)被摩擦材料損傷較大，因而這類改進(jìn)材料也不夠理想，不能滿足生物、航天、能源和激光等高
技術(shù)領(lǐng)域：
的使用要求。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種降低蠕變型、提高硬度、減少制品尺寸變化、以及保持聚四氟乙烯低摩擦系數(shù)并提高其耐磨性的聚四氟乙烯合金。本發(fā)明的另一目的在于提供一種聚四氟乙烯合金的制備方法。為達(dá)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明包括有60_97wt%的聚四氟乙烯，3-40wt%的主鏈聚酯型液晶高分子，其余量為輔助材料。本發(fā)明的獲得是通過混合、模壓、燒結(jié)和冷卻等流程制得，而所述物料在工藝流程中是將自身的物理性能結(jié)合到本產(chǎn)品中，故最終提高了本產(chǎn)品的物理性能，本發(fā)明聚四氟乙烯合金具有耐磨性高，硬度高，蠕變性低，摩擦系數(shù)和摩耗系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明采用的主鏈聚酯型液晶高分子作為PTFE的高分子改性劑，該主鏈聚酯型液晶高分子是一種高強(qiáng)高模的特種工程塑料，其力學(xué)性能上拉伸強(qiáng)度可達(dá)130-260Mpa，強(qiáng)度、彎曲模量和缺口沖擊強(qiáng)度均較聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯優(yōu)異；耐磨性能杰出，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.15-0.25，摩耗系數(shù)是純PTFE的1/6000；線膨脹系數(shù)比一般的工程塑料低一個(gè)數(shù)量級(jí)，與金屬和陶瓷相當(dāng)，接近石英；熔體粘度低，成型加工流動(dòng)性好。主鏈聚酯型液晶高分子將其上述優(yōu)良性能和PTFE結(jié)合后，所得到的本發(fā)明聚四氟乙烯合金具有更高的耐磨性能，比純PTFE制品耐磨性高100多倍，可廣泛用于汽車、飛機(jī)和艦艇等發(fā)動(dòng)機(jī)及大型液壓機(jī)的密封件上，取代進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。本發(fā)明所生產(chǎn)的聚四氟乙烯合金的抗蠕變性、硬度和剛度均得到了顯著的提高，從而可以應(yīng)用于制造橋梁滑塊、機(jī)床導(dǎo)軌、無(wú)油潤(rùn)滑軸承、耐酸堿軸承、耐溶劑軸承、耐腐蝕泵體、葉輪、耐熱輥、止推墊圈、煤氣壓縮機(jī)活塞環(huán)和煤氣考克栓塞等的生產(chǎn)制品中。線膨脹系數(shù)也得到了大幅度的減小，從而可滿足電子工業(yè)需要的小型、形狀復(fù)雜的立體電路板和尺寸精密的各種插件以及汽車、航空、宇航、核技術(shù)等高
技術(shù)領(lǐng)域：
的精密制件。本發(fā)明耐磨聚四氟乙烯合金的進(jìn)一步技術(shù)方案為輔助材料包括有碳纖維和玻璃纖維其中的一種或兩種，碳纖維的含量為0_15wt%，玻璃纖維的含量為0_15wt%。本發(fā)明耐磨聚四氟乙烯合金，輔助材料包含有0_5襯％的石墨。本發(fā)明提供的一種聚四氟乙烯合金的制備方法，包含有以下步驟(1)按配比稱取物料，主鏈聚酯型液晶高分子粒度為60-200目；(2)混合將上述物料加入到混合機(jī)中混合均勻；(3)模壓將經(jīng)過步驟(2)混合后的物料進(jìn)行模壓；(4)燒結(jié)將經(jīng)過步驟(3)模壓后的物料在340-400°C下進(jìn)行燒結(jié)；(5)冷卻將經(jīng)過步驟(4)燒結(jié)后的物料冷卻至室溫。通過本發(fā)明制備工藝，使得聚四氟乙烯合金的耐磨性等性能優(yōu)勢(shì)得到了顯著的提高。石墨作為填充劑加入到物料中，從而提高本發(fā)明產(chǎn)品耐磨聚四氟乙烯合金的自潤(rùn)滑性；玻璃纖維和碳纖維作為填料加入到物料中，從而增加本發(fā)明產(chǎn)品耐磨聚四氟乙烯合金的硬度和剛度，使其能滿足橋梁滑塊、機(jī)床導(dǎo)軌等產(chǎn)品生產(chǎn)上的需要。本發(fā)明通過步驟(1)混合使物料得到被混合均勻，為本發(fā)明耐磨聚四氟乙烯合金整體性能的穩(wěn)定發(fā)揮提供保障。經(jīng)模壓步驟則將經(jīng)步驟(2)后的物料內(nèi)的空氣排出，為后續(xù)步驟(4)燒結(jié)提供了密實(shí)的混合物料，防止制件在燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生氣孔，同時(shí)也可在該步驟通過特定的模具壓制出特定的形狀，使得經(jīng)步驟(5)冷卻后生產(chǎn)的耐磨聚四氟乙烯合金即擁有所需部件形狀，從而可直接投入使用，省略了機(jī)械加工的過程。步驟(4)燒結(jié)實(shí)現(xiàn)各物料間在分子上的緊密結(jié)合，并在步驟(5)冷卻后使得分子結(jié)構(gòu)位置固定成特定的固態(tài)。本發(fā)明聚四氟乙烯合金制備方法所制備的聚四氟乙烯合金具有硬度高、耐磨性高、蠕變性小、摩耗系數(shù)小和熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，能有效改進(jìn)聚四氟乙烯的不良特性，同時(shí)也拓寬了聚四氟乙烯的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在生物、航天、能源和激光等高端
技術(shù)領(lǐng)域：
里的應(yīng)用。以下通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案及其有益效果作進(jìn)一步的描述。具體實(shí)施例方式本發(fā)明主要是將主鏈聚酯型液晶高分子作為改性劑添加到聚四氟乙烯中，輔助加入填料和填充劑，填料為玻璃纖維和碳纖維其中的一種或兩種，填充劑為石墨。其中，所述的輔助材料可以為不添加的情況，這時(shí)候聚四氟乙烯合金即單獨(dú)由聚四氟乙烯和主鏈聚酯型液晶高分子組合而成。本發(fā)明所采用完全嶄新的獨(dú)特工藝，制備出的高性能的聚四氟乙烯合金既保持了聚四氟乙烯的低摩擦系數(shù)，又提高了聚四氟乙烯的耐磨性，使其耐磨性能提高100多倍以上，同時(shí)還降低了蠕變性，提高了硬度，減少了產(chǎn)品成型時(shí)的尺寸變化。實(shí)施例一1、配比97襯％的聚四氟乙烯，3襯％的主鏈聚酯型液晶高分子，主鏈聚酯型液晶高分子粒度為60目。2、制備方法(1)混合將上述物料加入到混合機(jī)中混合均勻；(2)模壓將經(jīng)過步驟(1)混合后的物料進(jìn)行模壓；(3)燒結(jié)將經(jīng)過步驟(2)模壓后的物料在400°C下進(jìn)行燒結(jié)；(4)冷卻將經(jīng)過步驟(3)燒結(jié)后的物料冷卻至室溫。實(shí)施例二1、配比60襯％的聚四氟乙烯，40襯％的主鏈聚酯型液晶高分子，主鏈聚酯型液晶高分子粒度為60目。2、制備方法(1)混合將上述物料加入到混合機(jī)中混合均勻；(2)模壓將經(jīng)過步驟(1)混合后的物料進(jìn)行模壓；(3)燒結(jié)將經(jīng)過步驟(2)模壓后的物料在400°C下進(jìn)行燒結(jié)；(4)冷卻將經(jīng)過步驟(3)燒結(jié)后的物料冷卻至室溫。實(shí)施例三1、配比85襯％的聚四氟乙烯，15襯％的主鏈聚酯型液晶高分子，主鏈聚酯型液晶高分子粒度為80目。2、制備方法(1)混合將上述物料加入到混合機(jī)中混合均勻；(2)模壓將經(jīng)過步驟(1)混合后的物料進(jìn)行模壓；(3)燒結(jié)將經(jīng)過步驟(2)模壓后的物料在340°C下進(jìn)行燒結(jié)；(4)冷卻將經(jīng)過步驟(3)燒結(jié)后的物料冷卻至室溫。實(shí)施例四1、配比70襯％的聚四氟乙烯，15襯％的主鏈聚酯型液晶高分子，主鏈聚酯型液晶高分子粒度為60目，15wt%的碳纖維。2、制備方法(1)混合將上述物料加入到混合機(jī)中混合均勻；(2)模壓將經(jīng)過步驟(1)混合后的物料進(jìn)行模壓；(3)燒結(jié)將經(jīng)過步驟(2)模壓后的物料在340°C下進(jìn)行燒結(jié)；(4)冷卻將經(jīng)過步驟(3)燒結(jié)后的物料冷卻至室溫。實(shí)施例五1、配比70襯％的聚四氟乙烯，15襯％的主鏈聚酯型液晶高分子，主鏈聚酯型液晶高分子粒度為80目，15wt%的玻璃纖維。2、制備方法(1)混合將上述物料加入到混合機(jī)中混合均勻；(2)模壓將經(jīng)過步驟(1)混合后的物料進(jìn)行模壓；(3)燒結(jié)將經(jīng)過步驟(2)模壓后的物料在340°C下進(jìn)行燒結(jié)；(4)冷卻將經(jīng)過步驟(3)燒結(jié)后的物料冷卻至室溫。實(shí)施例六1、配比65襯％的聚四氟乙烯，10襯％的主鏈聚酯型液晶高分子，主鏈聚酯型液晶高分子粒度為200目，15wt%的碳纖維，10wt%的玻璃纖維。2、制備方法(1)混合將上述物料加入到混合機(jī)中混合均勻；(2)模壓將經(jīng)過步驟(1)混合后的物料進(jìn)行模壓；(3)燒結(jié)將經(jīng)過步驟(2)模壓后的物料在380°C下進(jìn)行燒結(jié)；(4)冷卻將經(jīng)過步驟(3)燒結(jié)后的物料冷卻至室溫。實(shí)施例七1、配比75襯％的聚四氟乙烯，20襯％的主鏈聚酯型液晶高分子，主鏈聚酯型液晶高分子粒度為60目，5襯％的石墨。2、制備方法(1)混合將上述物料加入到混合機(jī)中混合均勻；(2)模壓將經(jīng)過步驟(1)混合后的物料進(jìn)行模壓；(3)燒結(jié)將經(jīng)過步驟(2)模壓后的物料在380°C下進(jìn)行燒結(jié)；(4)冷卻將經(jīng)過步驟(3)燒結(jié)后的物料冷卻至室溫。實(shí)施例八1、配比65襯％的聚四氟乙烯，15襯％的主鏈聚酯型液晶高分子，主鏈聚酯型液晶高分子粒度為60目，15wt%的玻璃纖維，5wt%的石墨。2、制備方法(1)混合將上述物料加入到混合機(jī)中混合均勻；(2)模壓將經(jīng)過步驟(1)混合后的物料進(jìn)行模壓；(3)燒結(jié)將經(jīng)過步驟(2)模壓后的物料在380°C下進(jìn)行燒結(jié)；(4)冷卻將經(jīng)過步驟(3)燒結(jié)后的物料冷卻至室溫。實(shí)施例九1、配比67襯％的聚四氟乙烯，10襯％的主鏈聚酯型液晶高分子，主鏈聚酯型液晶高分子粒度為80目，IOwt%的碳纖維，IOwt%的玻璃纖維，2襯％的石墨。2、制備方法(1)混合將上述物料加入到混合機(jī)中混合均勻；(2)模壓將經(jīng)過步驟(1)混合后的物料進(jìn)行模壓；(3)燒結(jié)將經(jīng)過步驟(2)模壓后的物料在380°C下進(jìn)行燒結(jié)；(4)冷卻將經(jīng)過步驟(3)燒結(jié)后的物料冷卻至室溫。實(shí)施例十純PTFE試件在380°C下燒結(jié)，冷卻至室溫。本發(fā)明實(shí)施例一至實(shí)施例九所得的聚四氟乙烯合金和純PTFE材料采用M-200摩擦摩耗試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，測(cè)試壓力P=10kg，測(cè)試速度V=31.4m/min，測(cè)試時(shí)間t=40min，摩擦系數(shù)用u表示，摩耗系數(shù)用k表示，單位為mm3/kg·m，見表一、表二。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表一<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表二由表一、表二可得，本發(fā)明所得聚四氟乙烯合金的摩耗系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于純PTFE(實(shí)施例十)的摩耗系數(shù)，由此可見聚四氟乙烯合金的耐磨特性極高，從而拓寬了聚四氟乙烯的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在生物、航天、能源和激光等高端
技術(shù)領(lǐng)域：
里的應(yīng)用。權(quán)利要求一種聚四氟乙烯合金，其特征在于包含有60-97wt％的聚四氟乙烯，3-40wt％的主鏈聚酯型液晶高分子，其余量為輔助材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚四氟乙烯合金，其特征是輔助材料包含有碳纖維和玻璃纖維其中的一種或兩種，碳纖維的含量為0-15wt%，玻璃纖維的含量為0-15wt%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種聚四氟乙烯合金，其特征是輔助材料包含有石墨。4.一種制備權(quán)利要求1所述的聚四氟乙烯合金的制備方法，其特征是包含有以下步驟(1)按配比稱取物料，主鏈聚酯型液晶高分子粒度為60-200目；(2)混合將上述物料進(jìn)行混合均勻；(3)模壓將經(jīng)過步驟(2)混合后的物料進(jìn)行模壓；(4)燒結(jié)將經(jīng)過步驟(3)模壓后的物料在340-400°C下進(jìn)行燒結(jié)；(5)冷卻將經(jīng)過步驟(4)燒結(jié)后的物料冷卻至室溫。全文摘要本發(fā)明涉及一種高分子合金，其成分主要包含有60-97wt％的聚四氟乙烯，3-40wt％的主鏈聚酯型液晶高分子，其余量為輔助材料，輔助材料包括有碳纖維和玻璃纖維其中的一種或兩種，碳纖維的含量為0-15wt％，玻璃纖維的含量為0-15wt％，輔助材料包括有0-5wt％的石墨。本發(fā)明耐磨聚四氟乙烯合金具有耐磨性高，硬度高，蠕變性低，摩擦系數(shù)和摩耗系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)C08K3/04GK101831124SQ20101017455公開日2010年9月15日申請(qǐng)日期2010年5月14日優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日發(fā)明者王建琴,王建虎,趙安赤申請(qǐng)人:浙江超維新材料有限公司