本發(fā)明涉及聚四氟乙烯管，尤其涉及一種聚四氟乙烯管復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚四氟乙烯是一種具有獨(dú)特性能的熱塑性塑料,具有極佳的耐化學(xué)性、耐熱性和低摩擦系數(shù)。聚四氟乙烯管是由聚四氟乙烯材料制成的管狀物，因其獨(dú)特的性能而被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。聚四氟乙烯管具有極佳的耐化學(xué)性，幾乎可以承受所有化學(xué)品的腐蝕，包括強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、溶劑和氧化劑等。這使得ptfe管在化學(xué)工業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)、制藥工業(yè)等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

2、然而，聚四氟乙烯管也存在一些缺點(diǎn)，例如易于磨損、易老化。為了克服這些缺點(diǎn)，人們開始研究聚四氟乙烯管復(fù)合材料。聚四氟乙烯管復(fù)合材料是在聚四氟乙烯管的基礎(chǔ)上，通過添加其他材料來改善其性能的一種材料。這些材料可以是各種塑料、橡膠、纖維等。通過復(fù)合材料的添加，可以使得ptfe管具有更好的耐磨性、抗老化性能、阻燃性能等。

3、cn109021472b公開了二硫化鉬-氧化石墨-鎳磷-聚四氟乙烯復(fù)合材料的制備方法，該發(fā)明的制備方法為：s1、對(duì)聚四氟乙烯粉末進(jìn)行等離子處理，輻照60～120s后，置于空氣中靜置15～30min；s2、石墨粉進(jìn)行預(yù)處理；s3、聚四氟乙烯粉末進(jìn)行敏化和活化處理：用無水乙醇浸潤(rùn)處理等離子處理后的聚四氟乙烯粉末后，分別進(jìn)行敏化和活化處理；s4、制備石墨-鎳磷-聚四氟乙烯復(fù)合材料粉末；s5、制備氧化石墨-鎳磷-聚四氟乙烯復(fù)合材料粉末；s6、制備二硫化鉬-氧化石墨-鎳磷-聚四氟乙烯復(fù)合材料。雖然該方法制備的聚四氟乙烯復(fù)合材料耐磨性能好，但是添加的鎳磷和二硫化鉬可能會(huì)在特定化學(xué)環(huán)境下發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致復(fù)合材料的耐化學(xué)性下降。

4、cn117343455b公開了一種高回彈性聚四氟乙烯復(fù)合材料及其制備方法，該發(fā)明包括以下組分：聚四氟乙烯粉末；填充材料；偶聯(lián)劑。一種高回彈性聚四氟乙烯復(fù)合材料的制備方法為：將各組分混合、冷壓成型、高溫?zé)Y(jié)，即得高回彈性聚四氟乙烯復(fù)合材料。本發(fā)明的聚四氟乙烯復(fù)合材料具有壓縮回彈性高、摩擦系數(shù)低，耐磨性好的優(yōu)點(diǎn)。但是該發(fā)明雖然使用硅烷偶聯(lián)劑可以改善填料的分散性，但在某些情況下，填料的分散可能仍然不均勻，這會(huì)影響復(fù)合材料的整體性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提升聚四氟乙烯管復(fù)合材料的阻燃性能、耐熱性能和減小摩擦系數(shù)，延長(zhǎng)聚四氟乙烯管復(fù)合材料的使用壽命。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種聚四氟乙烯管復(fù)合材料，以重量份計(jì)，包括以下重量組分：20-40份聚四氟乙烯、0.5-2份分散劑、0.1-2份助擠劑、5-15份無機(jī)材料、0.5-3份硅烷偶聯(lián)劑和5-15份改性丙烯酸酯，所述改性丙烯酸酯由改性劑、軟單體、硬單體和功能單體制備而成。

3、優(yōu)選的，所述改性丙烯酸酯的制備方法，包括如下步驟：

4、s1、將十二烷基硫酸鈉、碳酸氫鈉、改性劑、軟單體、硬單體和功能單體混合均勻，得到單體混合物，備用；

5、s2、另將水、十二烷基硫酸鈉、碳酸氫鈉恒溫磁力攪拌均勻，然后加入s1中制備的單體混合物，繼續(xù)攪拌20-50min，得到預(yù)乳化液；

6、s3、將引發(fā)劑溶解在水中，得到引發(fā)劑水溶液，備用；另將水、十二烷基硫酸鈉、碳酸氫鈉、改性劑、軟單體、硬單體和功能單體升溫至60-70℃，加入1/3-1/2的預(yù)乳化液和1/3-1/2的引發(fā)劑水溶液，溫度升到85-95℃后保持溫度不變，繼續(xù)攪拌，出現(xiàn)明顯藍(lán)光后繼續(xù)攪拌20-40min，得到種子乳液；

7、s4、繼續(xù)向s3中制備的種子乳液加入剩余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑水溶液，在2-3h滴加完成，滴加完畢后85-95℃保溫1-3h，然后冷卻至30-50℃，用氨水調(diào)節(jié)ph至7-8，冷卻至室溫，過濾，得到改性丙烯酸酯。

8、更優(yōu)選的，所述改性丙烯酸酯的制備方法，包括如下步驟，以重量份計(jì)：

9、s1、將2-10份十二烷基硫酸鈉、1-5份碳酸氫鈉、3-12份改性劑、5-10份軟單體、2-12份硬單體和3-12份功能單體混合均勻，得到單體混合物，備用；

10、s2、另將5-20份水、1-6份十二烷基硫酸鈉、1-5份碳酸氫鈉恒溫磁力攪拌均勻，然后加入s1中制備的單體混合物，繼續(xù)攪拌20-50min，得到預(yù)乳化液；

11、s3、將2-8份引發(fā)劑溶解在水中，得到引發(fā)劑水溶液，備用；另將5-20份水、1-6份十二烷基硫酸鈉、1-5份碳酸氫鈉、3-12份改性劑、5-10份軟單體、2-12份硬單體和3-12份功能單體升溫至60-70℃，加入1/3-1/2的預(yù)乳化液和1/3-1/2的引發(fā)劑水溶液，溫度升到85-95℃后保持溫度不變，繼續(xù)攪拌，出現(xiàn)明顯藍(lán)光后繼續(xù)攪拌20-40min，得到種子乳液；

12、s4、繼續(xù)向s3中制備的種子乳液加入剩余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑水溶液，在2-3h滴加完成，滴加完畢后85-95℃保溫1-3h，然后冷卻至30-50℃，用氨水調(diào)節(jié)ph至7-8，冷卻至室溫，過濾，得到改性丙烯酸酯。

13、優(yōu)選的，所述改性劑為2-甲基雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2-丙烯酸酯、丙烯酸-l-薄荷酯、6-(2-甲基-1-氧代丙烯-2-氧基)己基膦酸中的任意一種。

14、優(yōu)選的，所述功能單體為4-氯磺?；?3-羥基苯甲酸、3,4-二羥基肉桂酸、酒石酸、三沒食子酸中的任意一種。

15、更優(yōu)選的，所述功能單體為4-氯磺?；?3-羥基苯甲酸。

16、優(yōu)選的，所述無機(jī)材料為玻璃纖維、陶瓷纖維中的一種。

17、優(yōu)選的，所述硅烷偶聯(lián)劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意一種。

18、優(yōu)選的，所述分散劑為聚乙烯蠟、乙撐雙硬脂酰胺中的任意一種。

19、一種聚四氟乙烯管復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟，以重量份計(jì)：

20、步驟一、將20-40份聚四氟乙烯、0.5-2份分散劑、0.1-2份助擠劑、5-15份有機(jī)纖維、0.5-3份硅烷偶聯(lián)劑和5-15份改性丙烯酸酯混合均勻，擠出成型，得到成型物；

21、步驟二、將成型物在300-380℃的條件下燒結(jié)，得到燒結(jié)產(chǎn)物于室溫冷卻，即得聚四氟乙烯管復(fù)合材料。

22、在這個(gè)配方中，各原料及其作用如下：

23、聚四氟乙烯：聚四氟乙烯在該聚四氟乙烯管復(fù)合材料中作為原材料起到了核心作用。聚四氟乙烯具有極佳的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性和低摩擦系數(shù)，這使得由其制備的復(fù)合材料具有優(yōu)越的化學(xué)惰性和耐腐蝕性，能夠在極端環(huán)境下保持性能穩(wěn)定。此外，聚四氟乙烯的加入還提高了復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，使得復(fù)合材料在作為管材使用時(shí)，能夠承受一定的壓力和摩擦，保持較長(zhǎng)的使用壽命。

24、分散劑：分散劑有助于改善聚四氟乙烯粉末與其他組分的混合均勻性，提高復(fù)合材料的整體性能。

25、助擠劑：助擠劑的主要功能是降低熔體的粘度，提高熔體的流動(dòng)性和可塑性，從而有利于聚四氟乙烯復(fù)合材料的擠出和成型過程。

26、陶瓷纖維：陶瓷纖維顯著提高了復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，使得材料更加堅(jiān)韌，能夠承受更大的壓力和負(fù)荷。其次，陶瓷纖維具有良好的耐高溫性能，能夠在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定，因此增強(qiáng)了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和耐熱性。

27、3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷：3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷作為硅烷偶聯(lián)劑，一端可以與陶瓷纖維中的基團(tuán)反應(yīng)，另一端可以與聚四氟乙烯樹脂中的基團(tuán)反應(yīng)，從而連接兩種材料，使得陶瓷纖維與樹脂之間形成一個(gè)界面與體系，該界面具有極佳的應(yīng)力效果，進(jìn)一步增強(qiáng)了陶瓷纖維與樹脂之間粘合強(qiáng)度，有利于提升復(fù)合材料的機(jī)械性能。

28、改性劑：改性劑的作用是改善和增強(qiáng)聚四氟乙烯的性能，使其更適合特定的應(yīng)用需求。改性劑可以提高聚四氟乙烯的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、耐化學(xué)性、耐磨損性以及與其他材料的相容性。通過引入特定的膦酸基團(tuán)或結(jié)構(gòu)，改性劑可以賦予聚四氟乙烯管復(fù)合材料阻燃等新的功能特性，改善的加工性能。

29、軟單體：軟單體在改性丙烯酸酯的制備過程中能夠與硬單體和功能單體相互作用，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而提高復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度和耐久性。此外，軟單體還能夠改善復(fù)合材料的加工性能，使其更容易擠出和成型。

30、硬單體：硬單體在改性丙烯酸酯的制備過程中能夠與軟單體和功能單體相互作用，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而提高復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度和耐久性。此外，硬單體還能夠改善復(fù)合材料的耐熱性能，使其能夠在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定。

31、功能單體：功能單體通常具有特定的官能團(tuán)，如羥基、氯磺?；?，這些官能團(tuán)可以與聚四氟乙烯原材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而賦予復(fù)合材料新的性能。功能單體通常具有特定的官能團(tuán)，如羥基、氯磺?；龋@些官能團(tuán)可以與聚四氟乙烯分子中的氟原子或其他組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而賦予復(fù)合材料新的性能。

32、十二烷基硫酸鈉：十二烷基硫酸鈉主要起到乳化劑的作用。乳化劑是一種能夠?qū)⒉幌嗳艿囊后w(如水和油)分散成小顆粒的化學(xué)物質(zhì)，從而形成乳化液。

33、碳酸氫鈉：碳酸氫鈉主要起到了緩沖劑的作用。緩沖劑是一種能夠穩(wěn)定溶液ph值的化學(xué)物質(zhì)，防止ph值在反應(yīng)過程中發(fā)生劇烈變化的物質(zhì)。碳酸氫鈉的作用是維持溶液的ph值在適宜的范圍內(nèi)，從而保證反應(yīng)的順利進(jìn)行。

34、過硫酸銨：過硫酸銨作為引發(fā)劑，起到了關(guān)鍵的作用。引發(fā)劑是一種能夠啟動(dòng)聚合反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，它通過分解產(chǎn)生自由基，從而引發(fā)單體混合物的聚合反應(yīng)。在這個(gè)制備過程中，過硫酸銨被溶解在水中，形成引發(fā)劑水溶液。

35、水：水是預(yù)乳化液的組成部分，與十二烷基硫酸鈉、碳酸氫鈉和單體混合物一起攪拌，形成均勻的預(yù)乳化液。這個(gè)過程是后續(xù)步驟中種子乳液制備的基礎(chǔ)，水的作用是提供溶解和混合的介質(zhì)，確保單體混合物能夠均勻分散。

36、氨水：氨水主要起到了調(diào)節(jié)ph值的作用。

37、本發(fā)明的有益效果：

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過將軟單體、硬單體、改性劑和功能單體進(jìn)行交聯(lián)制備得到改性丙烯酸酯，而改性劑所攜帶的膦酸基團(tuán)和功能單體所攜帶的磺?；鶊F(tuán)可以使得制備的改性劑丙烯酸酯具有阻燃和較高的反應(yīng)活性，再將改性丙烯酸酯和聚四氟乙烯材料等其他原材料共混制備得到復(fù)合材料，使得復(fù)合材料具有優(yōu)異的阻燃性、耐熱性能，并降低了摩擦系數(shù)，延長(zhǎng)了聚四氟乙烯管復(fù)合材料的使用期限。