本发明公开了一种长效耐磨型聚四氟乙烯涂料，属于高分子材料
技术领域：
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背景技术：
：目前，金属及其合金仍然是很重要的结构材料，金属防腐蚀方法很多，其中有机涂层防腐蚀是最普遍和最重要的手段之一，其施工简单，维修方便，成本低廉，适应性广。随着社会经济的发展、人们生活水平的提高和对环境保护意识的增强，对涂层和涂敷方法提出了更高的要求。有机氟聚合物具有优异的耐化学药品性能、耐热性能、耐候性能、不粘性能和润滑性能等，越来越受到人们重视，被广泛应用于重防腐、高档装饰、防粘和润滑处理等方面。在所有有机氟聚合物中，聚四氟乙烯(ptfe)的防腐蚀性能最好、应用最广，因而被称为“塑料王”。ptfe具有非常优良的耐蚀性和耐热性能，除熔融于碱金属锂、钠、钾、三氟化氯，高温下的三氟化氧，高流速的液氟外，它几乎可以抵抗所有化学介质(包括浓硝酸和王水)的侵蚀。它可以长期在-180～260℃下工作，并具有优良的电绝缘性、抗粘性，且摩擦因数低。但是，由于ptfe的一些固有缺陷，特别是其冷流性能较大和加工性能较差，使它的应用受到一定的限制。涂料是一种涂覆在被涂物件表面并能形成牢固附着的连续薄膜材料。由于涂料涂覆基材材质不同、使用环境不同、涂料作用不同，使涂料所需要具备一定特性的化学性能和物理性能。聚四氟乙烯是氟聚合物中用量最大、性能最为优异的一种，聚四氟乙烯除采用烧结成型方式外，还可制成涂料使用。聚四氟乙烯涂料具体化学稳定性高、使用温度范围广、不粘性突出、热稳定性良好、耐老化性能和抗辐射性能优异等特点，广泛应用于各个行业。但聚四氟乙烯涂料耐磨性较差，贮存一段时间后容易分层、絮凝、失效，而且很容易受到细菌污染，在一定程度上限制了其应用范围。有机氟涂料是以含氟聚合物为成膜物质，再添加各种颜色填料和助剂而制成的一类涂料，分为粉末涂料、水性涂料和有机溶剂分散涂料。目前聚四氟乙烯涂料大部分为水性涂料，一般采用先底漆后面漆两道工序。对基材处理要求严格，施工较麻烦，喷涂厚度受限，易跳壳，附着力稍差，硬度不够。而传统的聚四氟乙烯涂料由于耐磨性较差，在一定程度上限制了其应用范围，因此，如何改善传统长效耐磨型聚四氟乙烯涂料的缺点，以求探索研制出具有良好综合性能的长效耐磨型聚四氟乙烯涂料是待解决的问题。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是：针对传统的聚四氟乙烯涂料耐磨性无法进一步提升的问题，提供了一种长效耐磨型聚四氟乙烯涂料。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种长效耐磨型聚四氟乙烯涂料，是由以下重量份数的原料组成：80～100份聚四氟乙烯分散液，8～18份无机填料，5～15份有机填料，2～4份成膜助剂，2～3份流平剂，5～8份偶联剂，所述长效耐磨型聚四氟乙烯涂料还包括：聚四氟乙烯分散液质量0.2～0.3倍的添加剂；所述添加剂的制备方法为：（1）将十六烷基三甲基溴化铵与水按质量比1：120～1：130混合，并加入十六烷基三甲基溴化铵质量30～50倍的乙醚，十六烷基三甲基溴化铵质量12～15倍的乙醇和十六烷基三甲基溴化铵质量1～5倍的氨水，搅拌混合后，得十六烷基三甲基溴化铵混合液；（2）将十六烷基三甲基溴化铵混合液与正硅酸乙酯按质量比40：1～40：3混合，并加入十六烷基三甲基溴化铵混合液重量0.01～0.03倍的3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得预处理二氧化硅；（3）将预处理二氧化硅与乙醇混合液按质量比1：200～1：250混合，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得预改性二氧化硅；（4）将改性氧化石墨烯与水按质量比1：120～1：140混合，并加入改性氧化石墨烯质量0.3～0.6倍的碳二亚胺和改性氧化石墨烯质量0.5～1.0倍的n-羟基琥珀酰亚胺，搅拌混合后，得改性氧化石墨烯分散液；（5）将改性氧化石墨烯分散液与预改性二氧化硅按质量比60：1～65：1混合，搅拌反应后，过滤，干燥，得改性二氧化硅，即为添加剂。所述聚四氟乙烯分散液为固含量为45～55%的聚四氟乙烯分散液。所述无机填料为三氧化二铬或氧化铝中任意一种。所述有机填料为聚苯硫醚树脂或目数为200目的橡胶粉末。所述成膜助剂为成膜助剂np或醇酯十二中任意一种。所述流平剂为硅油或聚二甲基硅氧烷中任意一种。所述偶联剂为将酞酸酯偶联剂与硅烷偶联剂按质量比3：1混合，得偶联剂；所述硅烷偶联剂可以为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中的任意一种；所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基型钛酸酯偶联剂、单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂、整合型钛酸酯偶联剂和配位体型钛酸酯偶联剂中的任意一种。所述乙醇混合液为将无水乙醇与盐酸按体积比8：1～9：1混合，得乙醇混合液；所述盐酸为质量分数为8～10%的盐酸溶液。所述改性氧化石墨烯为将氧化石墨烯分散液雾化，得预处理氧化石墨烯液滴，将预处理氧化石墨烯液滴用温度为85～95℃的热空气进行热交换处理，并进行旋风分离，得改性氧化石墨烯。本发明的有益效果是：（1）本发明在制备长效耐磨型聚四氟乙烯涂料时加入自制的添加剂，通过添加剂的使用使产品的耐磨性能得到有效提升，而自制的添加剂的具体作用过程为：首先，添加剂中含有预改性二氧化硅，二氧化硅在预改性后，表面具有褶皱状结构，在加入产品中后，可在偶联剂的作用下分散于产品中，并且褶皱状的二氧化硅内部凹陷部位可以作为涂料有效成分的容纳之处，将涂料有效成分固定于褶皱结构中，从而减少产品在摩擦时聚四氟乙烯与摩擦面的接触，另外，褶皱结构的存在还具有良好的缓冲作用，在摩擦过程中可避免外力直接对摩擦面的损坏，进而降低产品中有效成分的磨耗量，使产品的耐磨性提高；（2）其次，本发明技术方案添加剂中使用改性氧化石墨烯对预改性二氧化硅进行二次改性，在二次改性后，预改性二氧化硅表面可接枝改性氧化石墨烯，一方面，改性石墨烯自身也为褶皱结构，在处理预改性二氧化硅后，可使预改性二氧化硅的耐磨性提高，进而使产品的耐磨性进一步提高，另一方面，改性氧化石墨烯在接枝于预改性二氧化硅表面后，可使预改性二氧化硅表面的褶皱程度提高，进而使产品的耐磨性进一步提高，并且高褶皱程度的添加剂在加入产品中后，可在产品成膜后，添加剂之间可形成牢固的嵌合结构，从而使得添加剂中褶皱结构相互之间形成牢固的机械齿合结构，避免了在摩擦受力过程中表层的褶皱结构过快剥离脱落引起耐磨性能下降；另外，氧化石墨烯自身结构为层状结构，表层剥离后，内层暴露可继续发挥良好的保护效果，从而使产品的耐磨性得到长期的有效保持。具体实施方式将重量分数为5～8%的氧化石墨烯分散液移入雾化塔雾化，得预处理氧化石墨烯液滴，将预处理氧化石墨烯液滴用温度为85～95℃的热空气进行热交换处理，并进行旋风分离，控制热交换时间为1～3s，得改性氧化石墨烯；将十六烷基三甲基溴化铵与水按质量比1：120～1：130混合于烧杯中，并向烧杯中加入十六烷基三甲基溴化铵质量30～50倍的乙醚，十六烷基三甲基溴化铵质量12～15倍的乙醇和十六烷基三甲基溴化铵质量1～5倍的质量分数为20～25%的氨水，于温度为30～35℃，转速为300～320r/min的条件下，搅拌混合20～40min后，得十六烷基三甲基溴化铵混合液，将十六烷基三甲基溴化铵混合液与正硅酸乙酯按质量比40：1～40：3混合，并向十六烷基三甲基溴化铵混合液与正硅酸乙酯的混合物中加入十六烷基三甲基溴化铵混合液重量0.01～0.03倍的3-氨丙基三乙氧基硅烷，于温度为30～35℃，转速为280～350r/min的条件下，搅拌反应4～6h后，过滤，得滤饼，将滤饼用无水乙醇洗涤3～5次后，再用去离子水洗涤5～8次，并于温度为60～80℃的条件下干燥1～2h后，得预处理二氧化硅，将预处理二氧化硅与乙醇混合液按质量比1：200～1：250混合，于温度为70～75℃，转速为280～320r/min的条件下，搅拌反应24～25h后，过滤，得预改性二氧化硅坯料，将预改性二氧化硅坯料用无水乙醇洗涤5～8次后，再用去离子水洗涤5～8次，并于温度为80～90℃的条件下干燥1～2h后，得预改性二氧化硅；将改性氧化石墨烯与水按质量比1：120～1：140混合，并向改性氧化石墨烯与水的混合物中加入改性氧化石墨烯质量0.3～0.6倍的碳二亚胺和改性氧化石墨烯质量0.5～1.0倍的n-羟基琥珀酰亚胺，于温度为28～35℃，转速为300～320r/min的条件下，搅拌混合1～2h后，得改性氧化石墨烯分散液，将改性氧化石墨烯分散液与预改性二氧化硅按质量比60：1～65：1混合，于温度为28～35℃，转速为300～350r/min的条件下，搅拌反应2～4h后，过滤，得改性二氧化硅坯料，将改性二氧化硅坯料于温度为60～90℃的条件下干燥1～2h后，得改性二氧化硅，即得添加剂；按重量份数计，依次称取：80～100份聚四氟乙烯分散液，8～18份无机填料，5～15份有机填料，2～4份成膜助剂，2～3份流平剂，5～8份偶联剂和16～30份添加剂，将聚四氟乙烯分散液与无机填料混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入有机填料，成膜助剂，流平剂，偶联剂和添加剂，于温度为30～40℃，转速为300～350r/min的条件下，搅拌混合20～50min后，得长效耐磨型聚四氟乙烯涂料。所述聚四氟乙烯分散液为固含量为45～55%的聚四氟乙烯分散液。所述无机填料为三氧化二铬或氧化铝中任意一种。所述有机填料为聚苯硫醚树脂或目数为200目的橡胶粉末。所述成膜助剂为成膜助剂np或醇酯十二中任意一种。所述流平剂为硅油或聚二甲基硅氧烷中任意一种。所述偶联剂为将酞酸酯偶联剂与硅烷偶联剂按质量比3：1混合，得偶联剂；所述硅烷偶联剂可以为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中的任意一种；所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基型钛酸酯偶联剂、单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂、整合型钛酸酯偶联剂和配位体型钛酸酯偶联剂中的任意一种。所述乙醇混合液为将无水乙醇与盐酸按体积比8：1～9：1混合，得乙醇混合液；所述盐酸为质量分数为8～10%的盐酸溶液。实例1将重量分数为8%的氧化石墨烯分散液移入雾化塔雾化，得预处理氧化石墨烯液滴，将预处理氧化石墨烯液滴用温度为95℃的热空气进行热交换处理，并进行旋风分离，控制热交换时间为3s，得改性氧化石墨烯；将十六烷基三甲基溴化铵与水按质量比1：130混合于烧杯中，并向烧杯中加入十六烷基三甲基溴化铵质量50倍的乙醚，十六烷基三甲基溴化铵质量15倍的乙醇和十六烷基三甲基溴化铵质量5倍的质量分数为25%的氨水，于温度为35℃，转速为320r/min的条件下，搅拌混合40min后，得十六烷基三甲基溴化铵混合液，将十六烷基三甲基溴化铵混合液与正硅酸乙酯按质量比40：3混合，并向十六烷基三甲基溴化铵混合液与正硅酸乙酯的混合物中加入十六烷基三甲基溴化铵混合液重量0.03倍的3-氨丙基三乙氧基硅烷，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌反应6h后，过滤，得滤饼，将滤饼用无水乙醇洗涤5次后，再用去离子水洗涤8次，并于温度为80℃的条件下干燥2h后，得预处理二氧化硅，将预处理二氧化硅与乙醇混合液按质量比1：250混合，于温度为75℃，转速为320r/min的条件下，搅拌反应25h后，过滤，得预改性二氧化硅坯料，将预改性二氧化硅坯料用无水乙醇洗涤8次后，再用去离子水洗涤8次，并于温度为90℃的条件下干燥2h后，得预改性二氧化硅；将改性氧化石墨烯与水按质量比1：140混合，并向改性氧化石墨烯与水的混合物中加入改性氧化石墨烯质量0.6倍的碳二亚胺和改性氧化石墨烯质量1.0倍的n-羟基琥珀酰亚胺，于温度为35℃，转速为320r/min的条件下，搅拌混合2h后，得改性氧化石墨烯分散液，将改性氧化石墨烯分散液与预改性二氧化硅按质量比65：1混合，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌反应4h后，过滤，得改性二氧化硅坯料，将改性二氧化硅坯料于温度为90℃的条件下干燥2h后，得改性二氧化硅，即得添加剂；按重量份数计，依次称取：100份聚四氟乙烯分散液，18份无机填料，15份有机填料，4份成膜助剂，3份流平剂，8份偶联剂和30份添加剂，将聚四氟乙烯分散液与无机填料混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入有机填料，成膜助剂，流平剂，偶联剂和添加剂，于温度为40℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合50min后，得长效耐磨型聚四氟乙烯涂料。所述聚四氟乙烯分散液为固含量为55%的聚四氟乙烯分散液。所述无机填料为三氧化二铬。所述有机填料为聚苯硫醚树脂。所述成膜助剂为成膜助剂np。所述流平剂为硅油。所述偶联剂为将单烷氧基型钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂kh-560按质量比为3：1混合而成。所述乙醇混合液为将无水乙醇与质量分散为10%的盐酸溶液按体积比9：1混合，得乙醇混合液。实例2将重量分数为8%的氧化石墨烯分散液移入雾化塔雾化，得预处理氧化石墨烯液滴，将预处理氧化石墨烯液滴用温度为95℃的热空气进行热交换处理，并进行旋风分离，控制热交换时间为3s，得改性氧化石墨烯；将改性氧化石墨烯与水按质量比1：140混合，并向改性氧化石墨烯与水的混合物中加入改性氧化石墨烯质量0.6倍的碳二亚胺和改性氧化石墨烯质量1.0倍的n-羟基琥珀酰亚胺，于温度为35℃，转速为320r/min的条件下，搅拌混合2h后，得改性氧化石墨烯分散液，将改性氧化石墨烯分散液与二氧化硅按质量比65：1混合，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌反应4h后，过滤，得改性二氧化硅坯料，将改性二氧化硅坯料于温度为90℃的条件下干燥2h后，得改性二氧化硅，即得添加剂；按重量份数计，依次称取：100份聚四氟乙烯分散液，18份无机填料，15份有机填料，4份成膜助剂，3份流平剂，8份偶联剂和30份添加剂，将聚四氟乙烯分散液与无机填料混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入有机填料，成膜助剂，流平剂，偶联剂和添加剂，于温度为40℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合50min后，得长效耐磨型聚四氟乙烯涂料。所述聚四氟乙烯分散液为固含量为55%的聚四氟乙烯分散液。所述无机填料为三氧化二铬。所述有机填料为聚苯硫醚树脂。所述成膜助剂为成膜助剂np。所述流平剂为硅油。所述偶联剂为将单烷氧基型钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂kh-560按质量比为3：1混合而成。实例3将重量分数为8%的氧化石墨烯分散液移入雾化塔雾化，得预处理氧化石墨烯液滴，将预处理氧化石墨烯液滴用温度为95℃的热空气进行热交换处理，并进行旋风分离，控制热交换时间为3s，得改性氧化石墨烯；将十六烷基三甲基溴化铵与水按质量比1：130混合于烧杯中，并向烧杯中加入十六烷基三甲基溴化铵质量50倍的乙醚，十六烷基三甲基溴化铵质量15倍的乙醇和十六烷基三甲基溴化铵质量5倍的质量分数为25%的氨水，于温度为35℃，转速为320r/min的条件下，搅拌混合40min后，得十六烷基三甲基溴化铵混合液，将十六烷基三甲基溴化铵混合液与正硅酸乙酯按质量比40：3混合，并向十六烷基三甲基溴化铵混合液与正硅酸乙酯的混合物中加入十六烷基三甲基溴化铵混合液重量0.03倍的3-氨丙基三乙氧基硅烷，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌反应6h后，过滤，得滤饼，将滤饼用无水乙醇洗涤5次后，再用去离子水洗涤8次，并于温度为80℃的条件下干燥2h后，得预处理二氧化硅，将预处理二氧化硅与乙醇混合液按质量比1：250混合，于温度为75℃，转速为320r/min的条件下，搅拌反应25h后，过滤，得预改性二氧化硅坯料，将预改性二氧化硅坯料用无水乙醇洗涤8次后，再用去离子水洗涤8次，并于温度为90℃的条件下干燥2h后，得预改性二氧化硅，即得添加剂；按重量份数计，依次称取：100份聚四氟乙烯分散液，18份无机填料，15份有机填料，4份成膜助剂，3份流平剂，8份偶联剂和30份添加剂，将聚四氟乙烯分散液与无机填料混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入有机填料，成膜助剂，流平剂，偶联剂和添加剂，于温度为40℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合50min后，得长效耐磨型聚四氟乙烯涂料。所述聚四氟乙烯分散液为固含量为55%的聚四氟乙烯分散液。所述无机填料为三氧化二铬。所述有机填料为聚苯硫醚树脂。所述成膜助剂为成膜助剂np。所述流平剂为硅油。所述偶联剂为将单烷氧基型钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂kh-560按质量比为3：1混合而成。所述乙醇混合液为将无水乙醇与质量分数为10%的盐酸溶液按体积比9：1混合，得乙醇混合液。对比例：温州某材料生产有限公司生产的长效耐磨型聚四氟乙烯涂料。将实例1至实例3所得的长效耐磨型聚四氟乙烯涂料及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：将试件涂层厚度控制在30μm。磨损量的测试采用摩擦试验机对样件在常温下进行往复摩擦试验，摩擦试验时长分别为96h，加载力为20n，频率为50hz，参照gb/t3960—1983《塑料滑动摩擦试验方法》，检测其磨损量。具体检测结果如表1所示：表1长效耐磨型聚四氟乙烯涂料性能检测结果检测项目实例1实例2实例3对比例磨损量/mg0.00010.00050.00030.0006由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的长效耐磨型聚四氟乙烯涂料具有优异的耐磨性能的特点，在高分子材料技术行业的发展中具有广阔的前景。当前第1页12