一种PTFE复合纳米纤维材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种PTFE复合纳米纤维材料的制备方法，具体包括如下步骤：步骤S1、按照比例取聚四氟乙烯微粉、氟化石墨烯、玻璃纤维、无机纳米填料以及海藻酸钠，依次加水加乳化剂和引发剂进行聚合，形成水乳液；步骤S2、向上述水乳液中加入羟丙基甲基纤维素醚继续搅拌2

【技术实现步骤摘要】
一种PTFE复合纳米纤维材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及PTFE材料
，具体涉及一种PTFE复合纳米纤维材料的制备方法。

技术介绍

[0002]聚四氟乙烯，俗称“塑料王”，是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力，用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等，一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等，纤维的充填能有效地提高塑料的强度和刚度，增强塑料属刚性结构材料。
[0003]现有技术中的聚四氟乙烯纤维生产工艺，由于加入助剂以改善成型加工时的性能，易造成成品上含有大量微孔，同时降低了材料刚性，在拉伸过程中，易造成横向断裂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种PTFE复合纳米纤维材料的制备方法；解决以下技术问题：
[0005]现有技术中的聚四氟乙烯纤维生产工艺，由于加入助剂以改善成型加工时的性能，易造成成品上含有大量微孔，同时降低了材料刚性，在拉伸过程中，易造成横向断裂。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种PTFE复合纳米纤维材料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0008]步骤S1、按照比例取聚四氟乙烯微粉、氟化石墨烯、玻璃纤维、无机纳米填料以及海藻酸钠，依次加水加乳化剂和引发剂进行聚合，形成水乳液；
[0009]步骤S2、向上述水乳液中加入羟丙基甲基纤维素醚继续搅拌2
‑
4小时，冷却至室温后进行固液分离，收集固体并进行干燥；
[0010]步骤S3、将干燥后的固体混合均匀后压制得到成型材料；
[0011]步骤S4、将成型材料放入烧结箱中进行烧结，即可制得PTFE复合纳米纤维材料。
[0012]优选的，所述PTFE复合纳米材料包括如下重量份的原料：
[0013]聚四氟乙烯微粉55
‑
70份、氟化石墨烯15
‑
25份、玻璃纤维2
‑
6份、无机纳米填料1
‑
4份、海藻酸钠4
‑
10份、羟丙基甲基纤维素醚0.5
‑
2份、水80
‑
120份、乳化剂10
‑
20份、引发剂4
‑
9份。
[0014]优选的，所述聚四氟乙烯微粉的粒径为25
‑
35um。
[0015]优选的，所述氟化石墨烯的粒径为30
‑
50nm。
[0016]优选的，所述无机纳米填料由质量比为1:2的改性碳纳米管、纳米二氧化硅混合制得。
[0017]优选的，改性碳纳米管的制备方法如下：
[0018]a、将碳纳米管与纳米银粉按重量比3:1混合；
[0019]b、在质量浓度为35
‑
45％的乙二醇溶液中超声分散40
‑
60分钟，固含量为35
‑
45％；
[0020]c、在转速为4500
‑
5500转/分钟的条件下喷雾干燥15
‑
30分钟；
[0021]d、在温度为500
‑
550℃的条件下热处理2
‑
5小时，而后进行研磨处理，过80目筛，即可得到改性碳纳米管。
[0022]优选的，所述乳化剂为全氟辛酸铵，引发剂为过硫酸盐。
[0023]优选的，在步骤S2中，将收集后的固体置于烘干箱中在120
‑
130℃下干燥热处理1
‑
2小时。
[0024]优选的，在步骤S3中，压制过程包括正向压制和倒立压制；
[0025]正向压制的压力大小为10
‑
20Mpa，压制时间为4
‑
10分钟；
[0026]倒立压制的压力大小为15
‑
25Mpa，压制时间为5
‑
13分钟。
[0027]优选的，在步骤S4中，所述烧结的过程中包括：先以2
‑
4℃/min的升温速率由室温升至230
‑
240℃，保温30
‑
50分钟后，再以1
‑
2℃/min的升温速率由230
‑
240℃升至330
‑
340℃，保温15
‑
25分钟后，继续以1
‑
2℃/min的升温速率由330
‑
340℃升至370
‑
380℃，保温50
‑
100分钟后，再以2
‑
3℃的降温速率由370
‑
380℃降温至220
‑
230℃，最后随烧结箱冷却至室温。
[0028]本专利技术的有益效果：
[0029](1)本专利技术中玻璃纤维可以提高聚四氟乙烯耐磨复合纳米纤维材料的力学性能以及对聚四氟乙烯起到改性作用进而稳定其摩擦系数；氟化石墨烯与聚四氟乙烯有很好的相容性，可同时发挥增强增韧的作用；无机纳米填料与聚四氟乙烯微粉、氟化石墨烯、玻璃纤维、无机纳米填料以及海藻酸钠之间存在协同复合作用，可同时增加材料的强度和韧性，并且可以显著提高材料的抗磨损性能；通过加水加乳化剂和引发剂进行聚合，提高上述原料与聚四氟乙烯的界面结合力；进而提高所述聚四氟乙烯耐磨复合材料的强度和韧性；
[0030](2)本专利技术中改性碳纳米管粉料，由纳米银粉改性，可以大大增强聚四氟乙烯复合纳米纤维材料本身的耐磨性，同时将混合物放入乙二醇溶液中超声分散，减少过程中产生微孔的几率，提高成品质量，同时缩短了生产周期。
具体实施方式
[0031]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]实施例1
[0033]一种PTFE复合纳米纤维材料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0034]步骤S1、按照比例取聚四氟乙烯微粉55份、氟化石墨烯15份、玻璃纤维2份、无机纳米填料1份以及海藻酸钠4份，依次加水80份、全氟辛酸铵10份、和过硫酸盐4份进行聚合，形成水乳液；
[0035]其中，聚四氟乙烯微粉的粒径为25um，氟化石墨烯的粒径为30nm；
[0036]所述无机纳米填料由质量比为1:2的改性碳纳米管、纳米二氧化硅混合制得；
[0037]改性碳纳米管的制备方法如下：
[0038]a、将碳纳米管与纳米银粉按重量比3:1混合；
[0039]b、在质量浓度为35％的乙二醇溶液中超声分散40分钟，固含量为35％；
[0040]c、在转速为4500转/分钟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PTFE复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤S1、按照比例取聚四氟乙烯微粉、氟化石墨烯、玻璃纤维、无机纳米填料以及海藻酸钠，依次加水加乳化剂和引发剂进行聚合，形成水乳液；步骤S2、向上述水乳液中加入羟丙基甲基纤维素醚继续搅拌2
‑
4小时，冷却至室温后进行固液分离，收集固体并进行干燥；步骤S3、将干燥后的固体混合均匀后压制得到成型材料；步骤S4、将成型材料放入烧结箱中进行烧结，即可制得PTFE复合纳米纤维材料。2.根据权利要求1所述的一种PTFE复合纳米纤维材料的制备方法,其特征在于，所述PTFE复合纳米材料包括如下重量份的原料：聚四氟乙烯微粉55
‑
70份、氟化石墨烯15
‑
25份、玻璃纤维2
‑
6份、无机纳米填料1
‑
4份、海藻酸钠4
‑
10份、羟丙基甲基纤维素醚0.5
‑
2份、水80
‑
120份、乳化剂10
‑
20份、引发剂4
‑
9份。3.根据权利要求1所述的一种PTFE复合纳米纤维材料的制备方法,其特征在于，所述聚四氟乙烯微粉的粒径为25
‑
35um。4.根据权利要求3所述的一种PTFE复合纳米纤维材料的制备方法,其特征在于，所述氟化石墨烯的粒径为30
‑
50nm。5.根据权利要求2所述的一种PTFE复合纳米纤维材料的制备方法,其特征在于，所述无机纳米填料由质量比为1:2的改性碳纳米管、纳米二氧化硅混合制得。6.根据权利要求5所述的一种PTFE复合纳米纤维材料的制备方法,其特征在于，改性碳纳米管的制备方法如下：a、将碳纳米管与纳米银粉按重量比3:1混合；b、在质量浓度为35
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45％的乙二醇溶液中超声分散40
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60分钟，固含量为35
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45％；c、在转速为4500
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【专利技术属性】
技术研发人员：姜琳，田春，姚存林，姜为，
申请(专利权)人：广东德创新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：