一种改性聚四氟乙烯塑料制品的成型方法
【技术领域】
[0001]本发明属于塑料的加工领域，具体涉及一种含有改性材料的聚四氟乙烯塑料加工方法。
【背景技术】
[0002]聚四氟乙烯具有耐大气老化性、耐辐照性、较低的渗透性、不燃性以及耐酸碱性，在工业领域具有广泛的应用。同时，聚四氟乙烯也有加工方面的缺陷，例如耐磨性较差、易冷流、导热性差等，通过与改性填料混合加工，是塑料加工领域常用的方法。
[0003]PTFE极低的表面活性和不粘性限制了它与其它材料的复合，解决PTFE的粘接问题可通过PTFE的表面活化提高其表面张力，再选用适宜的胶粘剂进行粘接。另一种改性方法是填充改性，通过在PTFE树脂中添加无机类、金属类及高聚物类等填料，可改善PTFE的耐压性、耐磨性和冷流性。填充改性聚四氟乙烯塑料制品采用模压成型加工方法，加工过程为按配比混料、多次过筛、模压成型毛坯和烧结成型等工艺过程。由于聚四氟乙烯塑料为一种不粘材料，其与改性填料的相容性不好，极大地影响聚四氟乙烯树脂与改性材料之间的结合力，以及改性材料中的挥发成分难于去除干净，导致产品密实度不高。共混改性是将热致型液晶聚合物与聚四氟乙烯共混，也采用模压成型。
[0004]模压成型获得的改性聚四氟乙烯制品的机械性能对该制品的应用和市场前景影响极大，因此生产者均致力于以简单易行的方法获得高机械性能的改性聚四氟乙烯制品。本发明是在常规的模压成型加工方法的基础上，增加了一个随模具从新升温、保温及在压力下冷却定型的过程，其生产的改性聚四氟乙烯塑料制品，密实度高，增强了聚四氟乙烯树脂与改性材料之间的结合力，从而极大地提高改性聚四氟乙烯塑料制品的各项性能，从而满足特定配方情况下，填充改性聚四氟乙烯塑料制品高性能要求。
【发明内容】
[0005]针对本领域的不足之处，本发明的目的是提出一种改性聚四氟乙烯塑料制品的成型方法。
[0006]本发明的另一目的是提出所述制备方法获得的改性聚四氟乙烯。
[0007]实现本发明上述目的的技术方案为:
[0008]一种改性聚四氟乙烯塑料制品的成型方法，包括步骤:
[0009](I)聚四氟乙烯树脂和改性填料在三维混料机中混合均匀，经2?4次过筛备用；
[0010](2)按制品大小进行称量，并加入模具中；
[0011](3)根据制品断面积大小，计算所需压机压力，并按聚四氟乙烯塑料制品压制过程要求进行压制、排气和保压，保压的压力为30-45MPa，排气时间为2?6秒，为5?30秒。
[0012]保压时间具体根据产品断面面积大小及产品厚度尺寸进一步确定。
[0013](4)保压时间完成后，取出毛坯制品。
[0014](5)按照毛坯制品的烧结曲线，按烧结曲线进行烧结，升温速度为20?80°C /小时。
[0015](6)将烧结后的毛坯制品放入热压模具中，重新按升温曲线进行升温、保温；
[0016](7)保温时间完成后，快速移入压机中进行热压成型，压力为35_45MPa，当温度降到100°C以下后，取出制品进行自然冷却到室温。
[0017]其中，所述改性填料为聚苯酯、玻璃纤维、碳纤维、石墨粉、二硫化钼、铜粉中的一种或多种，改性填料与聚四氟乙烯树脂的质量比例为2-8:8-2。
[0018]其中，所述步骤￠)的烧结过程和步骤(5)的烧结过程相比，步骤(6)的升温速度比步骤(5)的速度快20 %?40 %，保温时间缩短20 %?30 %。
[0019]本方法中，混合过程靠材料自身重量进行混合，在混合过程中，没有剪切作用，避免了聚四氟乙烯的纤维化，消除了因聚四氟乙烯树脂纤维化对最终产品性能的影响，同时，较普通聚四氟乙烯塑料制品，增加了后续在压力下冷却定型，增加了聚四氟乙烯树脂与改性填料之间的结合力，大幅度提高了制品的密实度，从而提高改性聚四氟乙烯塑料制品的各项性能。
[0020]本发明提出的成型方法获得的改性聚四氟乙烯塑料制品。
[0021]本发明的有益效果在于:
[0022]本发明提出的方法，用于填充改性聚四氟乙烯塑料制品中管材、板材以及棒材制品的制造，获得的产品密实度高，其制品的拉伸强度、断裂伸长率、压缩强度、压缩弹性模量、摩擦系数、平均磨耗系数、密度及热膨胀系数等各项性能都得到了较大的提高，尤其是拉伸强度和断裂伸长率，对于我们设定的特定配方，采用本发明的加工工艺，拉伸强度从11.5Mpa提高到16Mpa以上，断裂伸长率从150%提高到280%以上，很好的满足了用户的要求。
【具体实施方式】
[0023]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0024]若未特别指明，实施例中所用的试剂均为常规市售试剂，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0025]实施例1
[0026]聚苯酯改性聚四氟乙烯塑料棒材，制品尺寸:Φ100Χ100
[0027]⑴根据配方要求，选用聚苯酯改性材料，聚四氟乙烯树脂与聚苯酯树脂比例为8:2，在三维混料机中混合均匀，经2次过筛备用。
[0028]⑵按Φ 100 X 100棒材制品尺寸大小，称量1600克混合料，并加入模具中。
[0029]⑶根据制品断面积大小，计算所需压机压力为30吨，并按聚四氟乙烯塑料制品压制过程要求进行压制并保压5s的工艺过程。压制的压力为:
[0030]F = P*S，F为所需压机压力，P为产品单位所需压力，S承压面面积。
[0031]⑷保压时间完成后，即可按操作要求，取出毛坯制品。
[0032](5)根据毛坯制品尺寸设计相应的烧结曲线，按烧结曲线进行烧结。烧结曲线为:
[0033]第一步在280°C保温2.5h ;升温速度45°C /h ；
[0034]第二步在300度保温3h ；
[0035]第三步在340度保温3.5h ；
[0036]第四步在365°C保温4h。
[0037](6)将烧结后的毛坯制品放入热压模具中，重新按升温曲线进行升温、保温。升温速度为55 °C /h，保温时间为3h。
[0038](7)保温时间完成后，快速移入压机中进行热压成型压力为40MPa，当温度降到100°C以下后，取出制品进行自然冷却到室温。
[0039]所得Φ 100X 100棒材的拉伸强度为17.5Mpa，断裂伸长率为300%。
[0040]对比例1:
[0041]和实施例1的制备方法的步骤⑴至步骤(5)相同，没有步骤(6)、(7)，即得Φ 100X 100棒材。棒材的拉伸强度为11.5Mpa，断裂伸长率为150%。
[0042]实施例2
[0043]制品尺寸:500X 500 X 10 (mm)
[0044]⑴根据配方要求，选用聚四氟乙烯树脂专用玻纤粉聚四氟乙烯树脂与玻纤粉比例为8:2。在三维混料机中混合均匀，经2?4次过筛备用；
[0045]⑵按500 X 500 X 10 (mm)板材，计算需料量为5250克，称量5250克混合料并加入模具中。
[0046]⑶根据制品断面积大小，计算压机压力的公式为F = P*S，F为所需压机压力，P为产品单位所需压力，S为承压面面积。
[0047]求得所需压机压力750吨，并按聚四氟乙烯塑料制品压制过程要求进行压制、排气和保压等工艺过程。保压时间为8s。
[0048]⑷保压时间完成后，即可按操作要求，取出毛坯制品。
[0049](5)根据毛坯制品尺寸设计相应的烧结曲线，按烧结曲线进行烧结。烧结曲线为:
[0050]第一步在280°C保温2h，升温速度60°C /h ；
[0051 ] 第二步在300度保温2h ；
[0052]第三步在340度保温2.5h ；
[0053]第四步在365°C保温3.5h。
[0054](6)将烧结后的毛坯制品放入热压模具中，重新按升温曲线进行升温、保温。升温速度为75 °C /h，保温时间为2.5h。
[0055](7)保温时间完成后，快速移入压机中进行热压成型，当温度降到100°C以下后，取出制品进行自然冷却到室温。
[0056]所得板材的拉伸强度为20Mpa，断裂伸长率为290%。
[0057]对比例2:
[0058]和实施例2的制备方法的步骤⑴至步骤(5)相同，没有步骤(6)、(7)，即得500X 500X 10 (mm)板材。板材的拉伸强度为11.4MPa左右，断裂伸长率为160%左右。
[0059]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1.一种改性聚四氟乙烯塑料制品的成型方法，其特征在于，包括步骤: (1)聚四氟乙烯树脂和改性填料在三维混料机中混合均匀，经2?4次过筛备用； (2)按制品大小进行称量，并加入模具中； (3)根据制品断面积大小，计算所需压机压力，并按聚四氟乙烯塑料制品压制过程要求进行压制、排气和保压，保压的压力为30-45MPa ;排气时间为2?6秒，保压时间为5?30秒； (4)保压时间完成后，取出毛坯制品； (5)按照毛坯制品的烧结曲线，按烧结曲线进行烧结，升温速度为20?80°C/小时； (6)将烧结后的毛坯制品放入热压模具中，重新按升温曲线进行升温、保温； (7)保温时间完成后，快速移入压机中进行热压成型，压力为35-45MPa，当温度降到100°C以下后，取出制品进行自然冷却到室温。
2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述改性填料为聚苯酯、玻璃纤维、碳纤维、石墨粉、二硫化钼、铜粉中的一种或多种，改性填料与聚四氟乙烯树脂的质量比例为 2-8:8-2ο
3.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述步骤￠)的烧结过程和步骤(5)的烧结过程相比，升温速度比步骤(5)的速度快20 %?40 %，保温时间缩短20 %?30 %。
4.权利要求1-3任一所述的成型方法获得的改性聚四氟乙烯塑料制品。
【专利摘要】本发明提出一种改性聚四氟乙烯塑料制品的成型方法，包括步骤：聚四氟乙烯树脂和改性填料在三维混料机中混合均匀，经2～4次过筛备用；按制品大小进行称量，并加入模具中；根据制品断面积大小，计算所需压机压力，并按聚四氟乙烯塑料制品压制过程要求进行压制、排气和保压，保压时间完成后，取出毛坯制品。按烧结曲线进行烧结，将烧结后的毛坯制品放入热压模具中，重新按升温曲线进行升温、保温。本发明提出的方法，用于填充改性聚四氟乙烯塑料制品中管材、板材以及棒材制品的制造，获得的产品密实度高，其制品的拉伸强度、断裂伸长率、压缩强度、压缩弹性模量、摩擦系数、平均磨耗系数、密度及热膨胀系数等各项性能都得到了较大的提高。
【IPC分类】B29C69-00
【公开号】CN104723567
【申请号】CN201510087425
【发明人】温汉东, 陈程
【申请人】中昊晨光化工研究院有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年2月25日