一种耐磨聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用与流程

    专利查询2025-07-28  56

    本发明涉及高分子材料,特别是涉及一种耐磨聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用。


    背景技术:

    1、聚四氟乙烯(ptfe)作为一种优良的固体润滑材料,具有良好的耐化学腐蚀性、耐热性、耐寒性、以及具有良好的拉伸强度、挠曲性等力学性能以及电性能。因此,聚四氟乙烯复合材料可以用于制备耐磨轴承、密封材料等。

    2、但聚四氟乙烯耐辐射的性能较差,受高能辐射后会引起降解,高分子的基础性能(耐磨性、力学性能、断裂伸长率等)明显下降。高剂量的辐射和较长的暴露时间都会导致它碎裂并最终被还原成粉末。毕竟作为轴承时摩擦系数、耐磨性是重要的工作指标。ptfe的辐射损伤阈值为2~7×104rads。根据暴露时间,高于该水平的剂量都会损害ptfe的性能。由于普通的ptfe不能用于高辐射环境,故如何用其他方法来解决ptfe的耐辐射性能,是亟需解决的问题。

    3、cn2023100342366公开了一种用于辐射环境下的含氟复合材料,其中主要包括聚四氟乙烯30-90份、碳纤维5-20份、三氧化二铬2-3份、氟化石墨烯1-5份。其主要是利用金属氟化物中的氟与ptfe氟原子相互吸引,其金属离子与金属摩擦副的相互吸引力增强,使得ptfe分子链紧密缠绕一起,同时,氟化石墨烯将ptfe分子链交缠一起起到类似交联的效果。当受到γ射线辐射时,有效地降低ptfe复合材料磨损率,提高其抗磨损性能。石墨烯的二维致密结构与金属氟化物(crf3)共同提高复合材料的内聚能、密度和表面张力,极大地提高了阻隔性、表面可粘接等性能,在受到γ射线辐射时,复合材料制品由不稳定变成了有限稳定,而有限稳定在许多情况下都会变成化学稳定,形成坚固的表面保护层,从而提高耐磨损性能和抗辐射性能。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于,提供一种抗辐射良好的聚四氟乙烯复合材料。

    2、本发明是通过以下技术方案实现的:

    3、一种耐磨聚四氟乙烯复合材料,按重量份计,包括以下组分:

    4、聚四氟乙烯           70-95份;

    5、表面氟化碳纤维       5-20份;

    6、石墨与氟化石墨烯     5-8份;

    7、其中,石墨与氟化石墨烯的重量比范围是(0.5-3):1。

    8、所述的聚四氟乙烯为悬浮法聚四氟乙烯。

    9、所述的表面氟化碳纤维为氟改性的丙烯腈基碳纤维。

    10、氟化石墨烯和表面氟化碳纤维可以是市售产品也可以根据自制方法获得,自制方法为将石墨烯(或碳纤维)分散在ptfe溶液中,搅拌均匀后过滤、干燥即可。ptfe溶液可以是市售产品,比如山东东岳市售牌号为df-331z。

    11、所述的表面氟化碳纤维的直径范围是3-15µm。

    12、所述的石墨与氟化石墨烯的平均粒径范围是15-30μm。

    13、优选的,石墨与氟化石墨烯的重量比范围是(1-2):1。

    14、本领域技术人员可以根据实际情况,选择是否加入0-1份助剂,所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂。也可以选择加入一定量的其它填料0-1份其它填料,其它填料可以是二硫化钼、黑鳞等。

    15、本发明的耐磨聚四氟乙烯复合材料的制备方法,包括以下步骤:按照配比,将各组分混合均匀,再通过烘干、搅拌、冷压成型,然后进行高温成型,得到耐磨聚四氟乙烯复合材料;冷压成型的压力为40-60mpa,高温成型的步骤包括按照30-60℃/小时的速率升温至330℃,保温0.5-2小时,按照40-50℃/小时继续升温至370-390℃,保温1-3小时;然后再按照10-50℃/小时的速率降温至320-340℃,保温1-2小时。

    16、本发明的耐磨聚四氟乙烯复合材料的应用,用于制备轴承。

    17、本发明具有如下有益效果:

    18、本发明通过在聚四氟乙烯中加入表面氟化碳纤维,碳纤维表面的氟元素能够与聚四氟乙烯更好的相容性,同时,氟化石墨烯与石墨共混后再与聚四氟乙烯共混能够提升分散性能,提高氟化石墨烯与石墨在表面的富集程度,从而提高抗辐射性,改善受辐照后的耐磨性。



    技术特征:

    1.一种耐磨聚四氟乙烯复合材料,其特征在于,按重量份计,包括以下组分:

    2.根据权利要求1所述的耐磨聚四氟乙烯复合材料,其特征在于,所述的聚四氟乙烯为悬浮法聚四氟乙烯。

    3.根据权利要求1所述的耐磨聚四氟乙烯复合材料,其特征在于,所述的表面氟化碳纤维为氟改性的丙烯腈基碳纤维。

    4.根据权利要求1所述的耐磨聚四氟乙烯复合材料,其特征在于,所述的表面氟化碳纤维的直径范围是3-15µm。

    5.根据权利要求1所述的耐磨聚四氟乙烯复合材料,其特征在于,所述的石墨与氟化石墨烯的平均粒径范围是15-30μm。

    6.根据权利要求1所述的耐磨聚四氟乙烯复合材料,其特征在于,石墨与氟化石墨烯的重量比范围是(1-2):1。

    7.根据权利要求1所述的耐磨聚四氟乙烯复合材料,其特征在于,按重量份计,还包括0-1份助剂,所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂、其它填料。

    8.权利要求1-7任一项所述耐磨聚四氟乙烯复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:按照配比,将各组分混合均匀,再通过烘干、搅拌、冷压成型,然后进行高温成型,得到耐磨聚四氟乙烯复合材料;冷压成型的压力为40-60mpa,高温成型的步骤包括按照30-60℃/小时的速率升温至330℃,保温0.5-2小时,按照40-50℃/小时继续升温至370-390℃,保温1-3小时;然后再按照10-50℃/小时的速率降温至320-340℃,保温1-2小时。

    9.权利要求1-7任一项所述耐磨聚四氟乙烯复合材料的应用,其特征在于,用于制备轴承。


    技术总结
    本发明公开了一种耐磨聚四氟乙烯复合材料,按重量份计,包括以下组分:聚四氟乙烯70‑95份;表面氟化碳纤维5‑20份;石墨与氟化石墨烯5‑8份;其中,石墨与氟化石墨烯的重量比范围是(0.5‑3):1。本发明通过引入表面氟化碳纤维、以及特定比例的石墨,能够显著提高表面性能,具有良好的抗辐射性能。

    技术研发人员:高燕,叶素娟,熊文杰,谭锋,王勇,苏似鑫,厉静雅,欧翠芬,陈伟伦
    受保护的技术使用者:广州机械科学研究院有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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