本发明专利技术公开了一种杀菌除臭的碳纤维、钢纤维改性聚四氟乙烯材料其制备方法，其特征在于，不仅使用钢纤维、碳纤维来提高聚四氟乙烯的抗拉伸强度、摩擦性能，同时利用改进过的熔融法将细的填料如SiO2、Al粉等在高温下烧结到聚四氟乙烯表面，改善了聚四氟乙烯的表面烧结状态，使胶接强度得到明显提高。此外，还利用硅藻土吸附能力强的特性，对周围环境进行杀菌，调节湿度，起到除臭等作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳纤维、钢纤维表面改性和聚四氟乙烯改性材料领域，尤其涉及一种杀菌除臭的碳纤维、钢纤维改性聚四氟乙烯材料及其制备方法。
技术介绍
聚四氟乙烯(PTFE)耐高温和低温 、耐化学腐蚀、不吸水、摩擦系数低、介电性能优异 ，有“塑料王“之称.但是因为表面能低(表面张力为(31 ～ 34)×10 -3 N/m)、结晶度高和分子链结构对称呈现非极性， 致使其难于被粘结，制约其在阀门密封材料领域的应用。为此，科学工作者采取多种手段尝试解决 PTFE 的表面粘结问题，其中关于改变PTFE 的表面结构或性质的研究较多.主要有:1)化学处理法 ，如用钠-萘络合物或硅酸处理， 使 PTFE表面润湿角减小，表面张力提高，使其由难粘转变为可粘.2)低温等离子体技术处理， 将空气、惰性气体及可反应气体离解，与 PTFE 表面发生作用，形成极性基团。3)辐射接枝法， 采用Co 60的能源将苯乙烯、甲基丙烯酸酯等可反应单体与 PTFE 表面发生化学接枝聚合，在 PTFE 表面形成一层易于粘合的接枝聚合物。4)高温熔融法，在高温下使 PTFE 中嵌入表面能高、易粘合物质。这种方法由于易粘物质介入 PTFE 分子中， 可以达到比其他几种方法更高的粘结强度。但PTFE还存在抗蠕变性差 、易冷流 、 回弹性差、承载能力低、线膨胀系数大、在高温 (260 ℃)下易软化等明显缺点。为了克服这些缺点，国内外研究者一般采用碳纤维、玻璃纤维、锡青铜粉、石墨、二氧化硫等作为密封材料来填充聚四氟乙烯，其中碳纤维是应用比较广泛且效果良好的填充材料，可以改善PTFE复合材料的物理系能、力学性能、耐磨性能等，可广泛应用于液压油缸、气缸密封元件、阀门密封元件、流体传动机械等行业。同样的，钢纤维由于其密度大，力学性能优异而被广泛应用于各个领域。但是钢纤维和碳纤维表面惰性大，直接影响了复合材料的力学性能，限制了钢纤维和碳纤维高性能的发挥。因此需要对碳纤维和钢纤维表面进行改性处理，以提高其对基体的粘结性，改善界面性能。硅藻泥具有多孔 , 吸附作用大大强于活性炭的特性 , 因此能作为添加剂，制作成空气净化产品 , 可杀菌除臭净化空气，调节干湿度。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种改性聚四氟乙烯材料的配方，依照该配方制作的聚四氟乙烯材料粘性、耐磨性和密封性良好，并且具有杀菌除臭性质。本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现 ：1. 一种杀菌除臭的碳纤维、钢纤维改性聚四氟乙烯材料，其特征在于，由下述重量份的原料制得：硅藻土20-30，聚四氟乙烯80-90，碳纤维10-15，钢纤维5-10，氟橡胶胶粉5-10，活性炭5-10，氧化石墨烯1-3，SiO2 5-10，硅烷偶联剂KH550 30-40，纳米TiO2 5-10，95%乙醇30-40，乙酸适量，聚异氰酸酯JQ-1 5-10，二甲基甲酰胺（DMF）15-20，4-二甲氨基吡啶(DMAP) 10-15，二环己基碳二亚胺 (DCC) 15-20，水 90-100份；所述的碳纤维中值长度为75－150μm，钢纤维中值长度为50-150μm，氟橡胶胶粉粒度为80-200目。2. 所述的一种杀菌除臭的碳纤维、钢纤维改性聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，由以下具体步骤制成：a. 将碳纤维加入20-25份95%的乙醇溶剂中，超声分散均匀，加入乙酸调节pH为4-5，加入8-12份硅烷偶联剂KH550，搅拌8-15h，之后用去离子水洗涤，真空干燥；b. 在剩余的95%乙醇溶剂中，通过辉光放电等离子技术，将氧化石墨烯氧化成过氧化石墨烯；c. 将步骤b得到的过氧化石墨烯加入到二甲基甲酰胺 (DMF) 中，超声 2-3h，搅拌，依次加入 4- 二甲氨基吡啶 (DMAP)、二环己基碳二亚胺 (DCC) 和步骤a所得的碳纤维，常温反应 18-36h，之后用去离子水洗涤，真空干燥，得到过氧化石墨烯接枝后的碳纤维；d. 将胶粉加入到聚异氰酸酯JQ-1中，机械搅拌均匀后，加入干燥的钢纤维，持续机械搅拌1-3小时，水洗，干燥；e. 将步骤c所得过氧化石墨烯接枝后的碳纤维、步骤d所得混合物和70-75份的聚四氟乙烯一起于高速混合机中混合均匀，冷压成型后，空气气氛中360-390℃烧结成型；得到直径150-250 mm、厚度 3～ 4mm 的板状试样；f. 将步骤e所得的板状试样浸入浸涂液中，4-8分钟后取出，在80-100℃的烘箱中烘干后，放到马弗炉中在120-200℃的温度下烧结10-30分钟，取出即可；所述浸涂液的配制方法为： SiO2、纳米TiO2、活性炭、硅藻土经研磨机研磨后，与剩余的聚四氟乙烯和剩余的硅烷偶联剂KH550一起分散在水中，超声分散均匀即得。本专利技术的有益效果是：接枝氧化石墨烯后的碳纤维表面粗糙度显著增加，进而提高其表面浸润性和粘结性，改善碳纤维复合材料的界面粘接质量。用聚异氰酸酯JQ-1 处理的钢纤维与胶粉和聚异氰酸酯JQ-1粘接在一起，增加了钢纤维于基体的粘结性，有利于复合材料力学性能的提高。进一步地，通过高温熔融法将SiO2填充到PTFE表面，可明显提碳纤维PTFE复合材料的胶接强度，且操作步骤简单，易于施用。而硅藻泥具有多孔性质和吸附作用, 因此能制作成空气净化产品 , 可杀菌除臭进化空气调节干湿度具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例1一种杀菌除臭的碳纤维、钢纤维改性聚四氟乙烯材料，其特征在于，由下述重量份的原料制得：硅藻土20，聚四氟乙烯80，碳纤维10，钢纤维5，氟橡胶胶粉5，活性炭，氧化石墨烯1，SiO2 5，硅烷偶联剂KH550 30，纳米TiO2 5， 95%乙醇40，乙酸适量，聚异氰酸酯JQ-1 5，二甲基甲酰胺（DMF）15，4-二甲氨基吡啶(DMAP) 10，二环己基碳二亚胺 (DCC) 15，水 100份；所述的碳纤维中值长度为75－150μm，钢纤维中值长度为50-150μm，氟橡胶胶粉粒度为80-200目。所述的一种杀菌除臭的碳纤维、钢纤维改性聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，由以下具体步骤制成：a. 将碳纤维加入25份的95%乙醇溶剂中，超声分散均匀，加入乙酸调节pH为4-5，加入10份硅烷偶联剂KH550，搅拌8-15h，之后用去离子水洗涤，真空干燥；b. 在剩余的95%乙醇溶剂中，通过辉光放电等离子技术，将氧化石墨烯氧化成过氧化石墨烯；c. 将步骤b得到的过氧化石墨烯加入到二甲基甲酰胺 (DMF) 中，超声 2 ～ 3h，搅拌，依次加入 4- 二甲氨基吡啶 (DMAP)、二环己基碳二亚胺 (DCC) 和步骤a所得的碳纤维，常温反应 18-36h，之后用去离子水洗涤，真空干燥，得到过氧化石墨烯接枝后的碳纤维；d. 将胶粉加入到聚异氰酸酯JQ-1中，机械搅拌均匀后，加入干燥的钢纤维，持续机械搅拌1-3小时，水洗，干燥；e. 将步骤c所得过氧化石墨烯接枝后的碳纤维、步骤d所得混合物和70份的聚四氟乙烯一起于高速混合机中混合均匀，冷压成型后，空气气氛中360-390℃烧结成型；得到直径150-250 mm、厚度 3～ 4mm 的板状试样；f. 将步骤e所得的板状试样浸入浸涂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种杀菌除臭的碳纤维、钢纤维改性聚四氟乙烯材料，其特征在于，由下述重量份的原料制得：硅藻土20‑30，聚四氟乙烯80‑90，碳纤维10‑15，钢纤维5‑10，氟橡胶胶粉5‑10，活性炭5‑10，氧化石墨烯1‑3，SiO2 5‑10，硅烷偶联剂KH550 30‑40，纳米TiO2 5‑10，95%乙醇30‑40，乙酸适量，聚异氰酸酯JQ‑1 5‑10，二甲基甲酰胺（DMF）15‑20，4‑二甲氨基吡啶(DMAP) 10‑15，二环己基碳二亚胺 (DCC) 15‑20，水 90‑100份；所述的碳纤维中值长度为75－150μm，钢纤维中值长度为50‑150μm，氟橡胶胶粉粒度为80‑200目。
【技术特征摘要】
1.一种杀菌除臭的碳纤维、钢纤维改性聚四氟乙烯材料，其特征在于，由下述重量份的原料制得：硅藻土20-30，聚四氟乙烯80-90，碳纤维10-15，钢纤维5-10，氟橡胶胶粉5-10，活性炭5-10，氧化石墨烯1-3，SiO2 5-10，硅烷偶联剂KH550 30-40，纳米TiO2 5-10，95%乙醇30-40，乙酸适量，聚异氰酸酯JQ-1 5-10，二甲基甲酰胺（DMF）15-20，4-二甲氨基吡啶(DMAP) 10-15，二环己基碳二亚胺 (DCC) 15-20，水 90-100份；所述的碳纤维中值长度为75－150μm，钢纤维中值长度为50-150μm，氟橡胶胶粉粒度为80-200目。2.根据权利要求1所述的一种杀菌除臭的碳纤维、钢纤维改性聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，由以下具体步骤制成：a. 将碳纤维加入20-25份95%的乙醇溶剂中，超声分散均匀，加入乙酸调节pH为4-5，加入8-12份硅烷偶联剂KH550，搅拌8-15h，之后用去离子水洗涤，真空干燥；b. 在剩余的95%乙醇溶剂中，通过辉光放电等离子技术，将氧化石...
【专利技术属性】
技术研发人员：苗则波，
申请(专利权)人：芜湖市长江起重设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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