一種Gemini表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸鈣/聚四氟乙烯三元復(fù)合材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種Gemini表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸鈣/聚四氟乙烯三元復(fù)合材料，各原料按重量份數(shù)計(jì)為：聚四氟乙烯粉體65～77份，碳酸鈣粉體20～30份，玻璃纖維3～5份，Gemini表面活性劑0.115～0.175份，固體石蠟0.345～0.525份，抗氧劑0.008～0.032份。本發(fā)明通過(guò)依次采用雙子表面活性劑和石蠟對(duì)碳酸鈣和玻璃纖維進(jìn)行改性，使所得改性碳酸鈣和玻璃纖維表面性質(zhì)發(fā)生變化，具備良好的加工流動(dòng)性，與聚四氟乙烯具有非常好的相容性，使所得復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能和穩(wěn)定性，且涉及的制備方法簡(jiǎn)單、原料成本低，適合推廣應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種Gem i n i表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸鈣/聚四氟乙烯三 元復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種易制備、低成本、高性能的新型復(fù)合材料，具 體涉及一種Gemini表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸鈣/聚四氟乙烯三元復(fù)合材料及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚四氟乙烯(PTFE)具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、抗輻射性、介電性能、極低摩擦系數(shù)和 自潤(rùn)滑性，在化工、機(jī)械、電子、電器、軍工、航天、環(huán)保和橋梁等國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有重要的應(yīng) 用。由于PTFE分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，大分子間吸引力較小，帶狀晶體易被片狀剝離，因而其表現(xiàn) 出力學(xué)性能差、線(xiàn)膨脹系數(shù)和承載變形大等缺點(diǎn)。目前通常采用微米級(jí)石墨、二硫化鉬、銅 粉、玻璃纖維等無(wú)機(jī)粒子填充改性PTFE來(lái)克服這些缺點(diǎn)。
[0003] 無(wú)機(jī)填料具有高模量、易制備等優(yōu)點(diǎn)，使用其填充改性高分子是一種簡(jiǎn)單有效改 善高分子性能的方法。碳酸鈣(包括重鈣和輕鈣)作為無(wú)機(jī)填料的一種，具有原料易得、價(jià)格 低廉、穩(wěn)定性好、色澤單純、無(wú)毒等諸多優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)常被用來(lái)填充改性高分子材料，廣泛用于塑 料、橡膠、造紙、油墨、建材、電線(xiàn)電纜等領(lǐng)域。相對(duì)于PTFE合成樹(shù)脂，碳酸鈣的價(jià)格要低得 多，將碳酸鈣加入到PTFE中既可以提高PTFE的模量及耐磨性等性能，也可以明顯降低PTFE 制品的價(jià)格。此外，相較于使用二硫化鉬、銅粉等無(wú)機(jī)粒子的高成本填充改性，碳酸鈣的成 本顯然要低不少。然而由于碳酸鈣屬于無(wú)機(jī)粉體，粒子表面是親水疏油的，呈現(xiàn)較強(qiáng)的極 性，與PTFE基體之間結(jié)合力低。當(dāng)碳酸鈣在PTFE基體中的填充量較高時(shí)，形成的復(fù)合材料在 受外力沖擊時(shí)易造成界面缺陷，導(dǎo)致材料性能急劇下降。因此，只有對(duì)碳酸鈣進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋?面改性才能滿(mǎn)足其在PTFE基體中有較大的填充量同時(shí)又不會(huì)大幅度降低PTFE的力學(xué)強(qiáng)度。
[0004] -般而言碳酸鈣的粉體表面改性大多選用鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯類(lèi)偶聯(lián)劑，并輔 以其它分散劑及助劑等進(jìn)行表面改性。然而鑒于聚四氟乙烯比較高的成型工藝要求，大多 數(shù)上述改性劑都不能滿(mǎn)足低成本、高效率改性玻璃纖維和碳酸鈣的效果，而有些耐溫非極 性物質(zhì)雖也能起到表面包覆改性的效果，但由于極性相差太大等種種原因很難達(dá)到完全包 覆的效果，會(huì)使得改性效果未達(dá)最佳，即存在改性程度不完善的現(xiàn)象，因此進(jìn)一步探索玻璃 纖維-碳酸鈣-聚四氟乙烯體系的改性工藝，具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。
[0005] 綜上在摒棄高成本改性劑和不選用昂貴填料的前提下，能否低成本改性無(wú)機(jī)填料 (碳酸鈣、玻璃纖維)并大量填充，制備出低成本、高性能的玻璃纖維/碳酸鈣/聚四氟乙烯三 元復(fù)合材料顯得十分迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有PTFE復(fù)合材料成本高、無(wú)機(jī)填料改性難、填充量高時(shí)性 能差等不足，提供一種Gemini表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸鈣/聚四氟乙烯三元復(fù)合材 料，依次采用陽(yáng)離子雙子表面活性劑和石蠟對(duì)玻璃纖維和碳酸鈣進(jìn)行改性，使所得改性玻 璃纖維和碳酸鈣表面極性發(fā)生變化，具備良好的加工流動(dòng)性，并與聚四氟乙烯具有非常好 的相容性，使所得復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能和穩(wěn)定性，且涉及的制備方法簡(jiǎn)單、原料 成本低，適合推廣應(yīng)用。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0008] -種Gemini表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸|丐/聚四氟乙稀三元復(fù)合材料所述原 料按重量份數(shù)計(jì)為：聚四氟乙烯粉體65~77份，碳酸鈣粉體20~30份，玻璃纖維3~5份， Gemini表面活性0.115~0.175份，固體石蠟0.345~0.525份，抗氧劑0.008~0.032份。
[0009]優(yōu)選的，所述原料按重量份數(shù)計(jì)為:聚四氟乙烯懸浮粉體65~70份，碳酸鈣粉體25 ~30份，玻璃纖維4~5份，Gemini表面活性劑0.12~0.16份，固體石錯(cuò)0.38~0.45份，抗氧 劑0.02~0.03份。
[0010]上述方案中，所述碳酸鈣粉體為3000目重質(zhì)碳酸鈣;所述玻璃纖維為l_3mm的短切 玻璃纖維。
[0011] 上述方案中，所述Gemini表面活性劑的結(jié)構(gòu)式見(jiàn)式I:
[0012]
[0013]上述一種Gemini表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸f丐/聚四氟乙稀三元復(fù)合材料的 制備方法，包括如下步驟：
[0014] 1)碳酸鈣改性:將碳酸鈣粉體均勻分散于水和無(wú)水乙醇中，加入占總質(zhì)量(Gemini 表面活性劑總質(zhì)量)4/5~7/8的Gemini表面活性劑進(jìn)行恒溫反應(yīng)，然后加入占總質(zhì)量(固體 石蠟總質(zhì)量)4/5~7/8的固體石蠟，在油浴或水浴條件下進(jìn)行加熱攪拌、回流，自然冷卻至 室溫后停止攪拌，取出燒瓶?jī)?nèi)溶液，進(jìn)行烘干，得改性碳酸鈣粉體備用；
[0015] 2)玻璃纖維改性：按步驟1)所述方法，對(duì)玻璃纖維進(jìn)行改性，得改性玻璃纖維備 用，其中Gemini表面活性劑的添加量為剩余Gemini表面活性劑的量，固體石錯(cuò)的添加量為 剩余固體石蠟的量；
[0016] 3)復(fù)合燒結(jié):將所得改性碳酸鈣粉體、改性玻璃纖維、聚四氟乙烯粉體以及抗氧劑 按比例混合均勻，然后放入模具中冷壓成型得坯體，坯體經(jīng)干燥、分段燒結(jié)即得所述Gemini 表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸鈣/聚四氟乙烯三元復(fù)合材料。
[0017]上述方案中，步驟1)中碳酸媽粉體和水的固液比為1: (8~12)，碳酸鈣和無(wú)水乙醇 的固液比為1: (3~4);步驟1)中玻璃纖維和水的固液比為1: (8~12)，玻璃纖維和無(wú)水乙醇 的固液比為1: (3~4)。
[0018] 上述方案中，所述恒溫反應(yīng)溫度為60~80°C，時(shí)間為30~50min。
[0019] 上述方案中，所述加熱攪拌溫度為80~92°C，回流時(shí)間為100~160min。
[0020] 上述方案中，所述步驟1)和步驟2)中所述烘干溫度為40~55°C。
[0021] 上述方案中，所述分段燒結(jié)工藝為:第一階段由室溫升至180°C，恒溫150min;第二 階段由180°C升溫至270°C，恒溫180min;第三階段由270°C升溫至380°C，恒溫180min。
[0022] 本發(fā)明的原理為:本發(fā)明首先利用陽(yáng)離子雙子表面活性劑對(duì)填料玻璃纖維和碳酸 鈣進(jìn)行表面部分改性，為石蠟包覆提供條件，再利用石蠟包覆玻璃纖維和碳酸鈣完成改性； 將所得改性填料(改性碳酸鈣粉體、改性玻璃纖維）用于填充聚四氟乙烯，完成復(fù)合材料的 制備：由于石蠟為多種正構(gòu)烷烴組成的混合物，與玻璃纖維和碳酸鈣的極性相斥，單純靠機(jī) 械作用力很難達(dá)到完全包覆碳酸鈣的效果;而本發(fā)明采用的Gemini表面活性劑中含有兩個(gè) 親水基和兩個(gè)疏水基，相較于傳統(tǒng)表面活性劑，其分子中兩個(gè)親水頭基通過(guò)聯(lián)接基團(tuán)緊密 連接在一起，拉近了親水頭基和疏水尾鏈的距離，促進(jìn)了親水頭基在固液界面的吸附，增強(qiáng) 了烷基鏈間的相互作用，烷基鏈的疏水作用得到提升;在對(duì)玻璃纖維和碳酸鈣進(jìn)行改性之 前，玻璃纖維和碳酸鈣表面有大量羥基官能團(tuán)，表面呈電負(fù)性，易與帶正電的Gemini表面活 性劑的親水頭基結(jié)合，疏水基尾鏈在玻璃纖維和碳酸鈣表面朝外，然后玻璃纖維和碳酸鈣 表面朝外的疏水基尾鏈易于石蠟緊密相連，亦即在玻璃纖維和碳酸鈣表面包覆一層致密的 非極性層，基本達(dá)到石蠟完全包覆的效果，使改性填料表面呈非極性，具備良好的加工流動(dòng) 性，與聚四氟乙烯具有非常好的相容性，使所得復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能和穩(wěn)定性。
[0023] 本發(fā)明的有益效果為：（1)無(wú)機(jī)填料碳酸鈣、玻璃纖維表面改性工藝簡(jiǎn)單，成本低， 改性效果明顯，使所得微粒表面產(chǎn)生新的物理、化學(xué)、力學(xué)性能及新的功能；（2)在填料填充 量較大的前提下所得復(fù)合材料仍具備良好的力學(xué)性能；（3)經(jīng)本發(fā)明改性過(guò)后的玻璃纖維/ 碳酸鈣填充聚四氟乙烯復(fù)合材料力學(xué)性能得到大幅度提高，制造成本降低，豐富了其應(yīng)用 渠道。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例3所得復(fù)合材料的1000倍脆斷斷面掃描電鏡圖。
[0025] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例3所得復(fù)合材料的2000倍脆斷斷面掃描電鏡圖。
[0026] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3所得復(fù)合材料的8000倍脆斷斷面掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不 僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0028] 以下實(shí)施例中，采用的Gemini表面活性劑的結(jié)構(gòu)式見(jiàn)式I:
[0029]
其制備方法包括如下步驟：
[0030] 1)中間產(chǎn)物雙氯乙酸對(duì)苯二酚酯的合成步驟:將對(duì)苯二酚與氯乙酰氯與三乙胺按 照摩爾比為1:3.5:4進(jìn)行混合，以無(wú)水丙酮作溶劑在0°C下反應(yīng)6h。反應(yīng)完畢后冷卻抽濾，濾 餅用丙酮洗滌三次，攪拌下將濾液倒入冰水中，靜置分層，抽濾，濾餅先用水和丙酮的混合 液洗滌，再用水洗滌兩次，所得固體干燥后用丙酮-石油醚重結(jié)晶，得到雙氯乙酸對(duì)苯二酚 酯褐色固體。
[0031] 2)中間產(chǎn)物N，N-二乙基十胺的合成步驟:將1-溴代十烷和二乙胺按照摩爾比為1: 4混合，以無(wú)水乙醇作溶劑在95°C下反應(yīng)24h，反應(yīng)結(jié)束后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去溶劑乙醇和未 反應(yīng)的二乙胺，將剩余物用氫氧化鈉溶液中和?；旌弦河靡宜嵋阴ポ腿∪?，合并有機(jī)相用 無(wú)水硫酸鎂干燥過(guò)夜。過(guò)濾后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去濾液中的乙酸乙酯，得到淡黃色油狀液體， 最后用油栗減壓蒸餾得到高純度的N，N-二乙基十胺。
[0032] 3)最終產(chǎn)物雙子表面活性劑的合成步驟:將雙氯乙酸對(duì)苯二酚酯和N，N_二乙基十 胺按照摩爾比為1:4混合，以無(wú)水乙醇作溶劑在90°C下反應(yīng)96h，冷卻至室溫后用石油醚洗 滌三次，得到褐色油狀物，即為最終高純度產(chǎn)物。
[0033]以下為合成路線(xiàn)：
[0034]
[0035] 本發(fā)明使用的碳酸鈣粉體為3000目重質(zhì)碳酸鈣粉體，使用的玻璃纖維為3mm短切 玻璃纖維。
[0036] 實(shí)施例1
[0037] 一種Gemini表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸鈣/聚四氟乙烯三元復(fù)合材料，其制備 方法包括以下步驟：
[0038] 1)填料改性：將30g碳酸鈣均勻分散于300ml水和90ml無(wú)水乙醇共混液中，加入 0.15gGemini表面活性劑80 °C下進(jìn)行恒溫反應(yīng)30min，然后加入0.45g石蠟，在油浴或水浴條 件下進(jìn)行加熱至92°C攪拌、回流160min，自然冷卻至室溫后停止攪拌，取出燒瓶?jī)?nèi)溶液，進(jìn) 行烘干(45°C)，得改性碳酸鈣粉體；
[0039] 2)玻璃纖維改性:采用前述方法以5g玻璃纖維、0.025gGemini表面活性劑、0.075g 固體石蠟以及乙醇水溶液(50ml水和15ml無(wú)水乙醇）制備濕法改性玻璃纖維；
[0040] 3)復(fù)合燒結(jié):將所得改性碳酸鈣粉體和玻璃纖維與65g四氟乙烯懸浮粉體置于高 速攪拌器(20000-30000r/min)中進(jìn)行共混，加入0.032g抗氧劑1010,然后所得混合料轉(zhuǎn)移 至模具中，在平板硫化機(jī)上冷壓成型得復(fù)合板材(烘干備用），用鋁箱將復(fù)合板材包好并置 于馬弗爐中，進(jìn)行分段升溫?zé)Y(jié):第一階段由室溫升至180°C，恒溫150min;第二階段由180 °C升溫至270°C，恒溫180min;第三階段由270°C升溫至380°C，恒溫180min。得所述的Gemini 表面活性劑改性碳酸鈣填充聚四氟乙烯的復(fù)合材料。
[0041 ] 實(shí)施例2
[0042] 一種Gemini表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸鈣/聚四氟乙烯三元復(fù)合材料，其制備 方法包括以下步驟：
[0043] 1)填料改性：將25g碳酸鈣均勻分散于250ml水和75ml無(wú)水乙醇共混液中，加入 0.125gGemini表面活性劑70 °C下進(jìn)行恒溫反應(yīng)40min，然后加入0.375g石蠟，在油浴或水浴 條件下進(jìn)行加熱至85°C攪拌、回流120min，自然冷卻至室溫后停止攪拌，取出燒瓶?jī)?nèi)溶液， 進(jìn)行烘干(50°C)，得改性碳酸鈣粉體；
[0044] 2)玻璃纖維改性:采用步驟1)所述方法，以4g玻璃纖維、0.02gGemini表面活性劑、 〇. 〇6g固體石蠟以及乙醇水溶液(40ml水和12ml無(wú)水乙醇）制備改性玻璃纖維；
[0045] 3)復(fù)合燒結(jié):將所得改性碳酸鈣粉體和改性玻璃纖維與71g聚四氟乙烯懸浮粉體 置于高速攪拌器(20000-30000r/min)中進(jìn)行共混，加入0.016g抗氧劑1010,然后所得混合 料轉(zhuǎn)移至模具中，在平板硫化機(jī)上冷壓成型得復(fù)合板材(烘干備用），用鋁箱將復(fù)合板材包 好并置于馬弗爐中，進(jìn)行分段升溫?zé)Y(jié):第一階段由室溫升至180°C，恒溫150min;第二階 段由180°C升溫至270°C，恒溫保溫180min;第三階段由270°C升溫至380°C，恒溫保溫 180min;得所述的Gemini表面活性劑改性碳酸|丐填充聚四氟乙稀的復(fù)合材料。
[0046] 實(shí)施例3
[0047] 一種Gemini表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸鈣/聚四氟乙烯三元復(fù)合材料，其制備 方法包括以下步驟：
[0048] 1)填料改性：將20g碳酸鈣均勻分散于200ml水和60ml無(wú)水乙醇共混液中，加入 0. lOgGemini表面活性劑60°C下進(jìn)行恒溫反應(yīng)50min，然后加入0.30g石蠟，在油浴或水浴條 件下進(jìn)行加熱至80°C攪拌、回流lOOmin，自然冷卻至室溫后停止攪拌，取出燒瓶?jī)?nèi)溶液，進(jìn) 行烘干(52 °C)，得改性碳酸鈣粉體；
[0049] 2)玻璃纖維改性:采用步驟1)所述方法，以3g玻璃纖維、0.015gGemini表面活性 劑、0.045g固體石蠟以及乙醇水溶液(30ml水和9ml無(wú)水乙醇）制備改性玻璃纖維；
[0050] 3)復(fù)合燒結(jié):將所得改性碳酸鈣粉體和改性玻璃纖維與77g聚四氟乙烯懸浮粉體 置于高速攪拌器(20000-30000r/min)中進(jìn)行共混，加入0.008g抗氧劑1010,然后所得混合 料轉(zhuǎn)移至模具中，在平板硫化機(jī)上冷壓成型得復(fù)合板材(烘干備用），用鋁箱將復(fù)合板材包 好并置于馬弗爐中，進(jìn)行分段升溫?zé)Y(jié):第一階段由室溫升至180°C，恒溫150min;第二階段 由180°C升溫至270°C，恒溫180min;第三階段由270°C升溫至380°C，恒溫180min;得所述的 Gemini表面活性劑改性碳酸|丐填充聚四氟乙稀的復(fù)合材料。
[0051]將本實(shí)施例所得產(chǎn)物的脆斷斷面進(jìn)行掃描電鏡分析，結(jié)果見(jiàn)圖1~3。
[0052]由圖1、圖2可以看出Ca⑶3粒子均勻分散于PTFE基體中，且粒子的尺寸很小，分布 較廣，這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)Gemini表面活性劑和石蠟改性的CaC03粒子表面發(fā)生了改變，使得其表 面性質(zhì)發(fā)生變化，降低了之前較高的表面能，粒子之間的團(tuán)聚傾向大大降低，且改性過(guò)后表 面呈現(xiàn)為非極性，使得CaC0 3粒子與PTFE的相容性明顯提升，也增大了 CaC03粒子與PTFE基體 的界面結(jié)合力，較未改性CaC03不易于脫落。
[0053]從形貌上看，改性最明顯的效果就是填料粒子與基體結(jié)合緊密，由圖1~3可以看 出，長(zhǎng)徑比較高的玻璃纖維與PTFE基體結(jié)合面較大，結(jié)合面幾乎無(wú)縫隙，而高倍下脆斷斷面 上可見(jiàn)玻璃纖維表面附著PTFE，由此可知界面結(jié)合力優(yōu)異；由圖1、圖2可以看出斷面光滑度 非常低，玻璃纖維、CaC0 3粉體與PTFE基體結(jié)合緊密，表明改性效果良好，沒(méi)有明顯的應(yīng)力集 中現(xiàn)象，這是由于復(fù)合材料增強(qiáng)相纖維存在拔出增強(qiáng)增韌機(jī)制，填料和基體產(chǎn)生了很好的 界面作用，較未改性填料填充的復(fù)合材料，填料粒子尺寸較均勻地分散在基體樹(shù)脂中，在外 力作用下，易引發(fā)產(chǎn)生更多的銀紋而不脫粘，吸收更多的能量;玻璃纖維為無(wú)機(jī)纖維，阻礙 PTFE大分子鏈的鏈間滑移，玻璃纖維較多時(shí)可能成為復(fù)合材料應(yīng)力集中點(diǎn)，易萌發(fā)微裂紋， 導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度降低。這也進(jìn)一步驗(yàn)證了力學(xué)性能的良好表現(xiàn)。
[0054] 對(duì)比例1-3
[0055] 對(duì)比例1、2、3 (分別為未改性復(fù)合材料1、2、3)所述復(fù)合材料的制備方法分別與實(shí) 施例1、2、3所述制備方法大致相同，不同之處在于沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的步驟1)和步驟2)所述的 改性過(guò)程。
[0056]將對(duì)實(shí)施例1、2、3和對(duì)比例1、2、3制得的復(fù)合材料以及對(duì)比例4 (市售純聚四氟乙 烯)分別進(jìn)行拉伸測(cè)試，采用高鐵檢測(cè)儀器有限公司TCS-2000拉力試驗(yàn)機(jī)，測(cè)試溫度28°C， 拉伸速率20mm/min，制樣方法：用加熱至高溫的裁刀將燒結(jié)完成的CaC0 3/PTFE復(fù)合材料板 材裁成啞鈴狀標(biāo)準(zhǔn)試樣，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。結(jié)果表明：經(jīng)本發(fā)明方法Gemini表面活性劑改性 碳酸鈣和玻璃纖維制備的復(fù)合材料，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能均優(yōu)于同比例下未 改性的復(fù)合材料。
[0057] 表1實(shí)施例1~3與對(duì)比例1~4所述試樣的力學(xué)性能比較表
[0058]
[0059] 測(cè)試結(jié)果表明：1)本發(fā)明制備的復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均遠(yuǎn)優(yōu)于同類(lèi)型 未改性復(fù)合材料(對(duì)比例1~3) ;2)實(shí)施例1-3所得復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度均遠(yuǎn)高于純聚四氟 乙烯材料(對(duì)比例4) ;3)實(shí)施例3所得復(fù)合材料的斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度均優(yōu)于純聚四氟乙 烯(對(duì)比例4)。綜上可知，采用本發(fā)明方法制備的改性碳酸鈣/玻璃纖維/聚四氟乙烯三元復(fù) 合材料，在大幅度降低材料成本的同時(shí)保證了各項(xiàng)力學(xué)性能，甚至在部分性能上有所超越 (超越純聚四氟乙烯材料）。
[0060] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，做出若干改進(jìn)和變換，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種Gemini表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸巧/聚四氣乙締 Ξ元復(fù)合材料，其特征在 于，各原料按重量份數(shù)計(jì)為:聚四氣乙締粉體65~77份，碳酸巧粉體20~30份，玻璃纖維3~ 5份，Gemini表面活性劑0.115~0.175份，固體石蠟0.345~0.525份，抗氧劑0.008~0.032 份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Gemini表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸巧/聚四氣乙締 Ξ元復(fù) 合材料，其特征在于，所述原料按重量份數(shù)計(jì)為:聚四氣乙締懸浮粉體65~70份，碳酸巧粉 體25~30份，玻璃纖維4~5份，Gemini表面活性劑0.12~0.16份，固體石蠟0.38~0.45份， 抗氧劑0.02~0.03份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Gemini表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸巧/聚四氣乙締 Ξ元復(fù) 合材料，其特征在于，所述Gemini表面活性劑的結(jié)構(gòu)式見(jiàn)式I:4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Gemini表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸巧/聚四氣乙締 Ξ元復(fù) 合材料，其特征在于，所述碳酸巧粉體為3000目重質(zhì)碳酸巧;玻璃纖維為l-3mm的短切玻璃 纖維。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的Gemini表面活性劑改性玻璃纖維/碳酸巧/聚四氣 乙締 Ξ元復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 碳酸巧改性:將碳酸巧粉體均勻分散于水和無(wú)水乙醇中，加入占總質(zhì)量V5~7/8的 Gemini表面活性劑進(jìn)行恒溫反應(yīng)，然后加入占總質(zhì)量4/5~7/8的固體石蠟，在油浴或水浴 條件下進(jìn)行加熱攬拌、回流，自然冷卻至室溫后停止攬拌，將所得溶液進(jìn)行烘干，得改性碳 酸巧粉體備用； 2) 玻璃纖維改性:按步驟1)所述方法，對(duì)玻璃纖維進(jìn)行改性，得改性玻璃纖維備用；其 中Gemini表面活性劑的添加量為剩余Gemini表面活性劑的量，固體石蠟的添加量為剩余固 體石蠟的量； 3) 復(fù)合燒結(jié):將所得改性碳酸巧粉體、改性玻璃纖維、聚四氣乙締粉體W及抗氧劑按比 例混合均勻，然后放入模具中冷壓成型得巧體，巧體經(jīng)干燥、分段燒結(jié)即得所述Gemini表面 活性劑改性玻璃纖維/碳酸巧/聚四氣乙締 Ξ元復(fù)合材料。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中碳酸巧粉體與水的固液比為 1: (8~12)，碳酸巧與無(wú)水乙醇的固液比為1: (3~4);步驟1)中玻璃纖維與水的固液比為1: (8~12)，玻璃纖維與無(wú)水乙醇的固液比為1: (3~4)。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟1)和步驟2)中所述烘干溫度為40 ~55Γ。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述恒溫反應(yīng)溫度為60~80°C，時(shí)間 為30~50min。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述加熱攬拌溫度為80~92°C，回流 時(shí)間為100~160min。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述分段燒結(jié)工藝為:第一階段由室 溫升至180°C，恒溫150min;第二階段由180°C升溫至270°C，恒溫ISOmin;第Ξ階段由270°C 升溫至380°C，恒溫ISOmin。
【文檔編號(hào)】C08K3/26GK106084591SQ201610634422
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月5日 公開(kāi)號(hào)201610634422.3, CN 106084591 A, CN 106084591A, CN 201610634422, CN-A-106084591, CN106084591 A, CN106084591A, CN201610634422, CN201610634422.3
【發(fā)明人】劉治田, 蔡雄, 張旗, 高翔, 葛一凡, 王璇
【申請(qǐng)人】武漢工程大學(xué)