一种PEEK改性PTFE型材连续挤出的制备方法与流程

本发明涉及高分子材料制备工艺技术领域，具体涉及一种peek改性ptfe型材连续挤出的制备方法。

背景技术：

聚四氟乙烯(ptfe)是一种具有优良特性的热塑料材料，具有较低的摩擦系数，良好的自润滑性和优良的耐蚀性能，是理想的绝缘、减摩、自润滑材料。但是它却难以用普通热塑性塑料的成型方法来加工，它的“难加工性”来自于它特殊的成型性，如ptfe表面能极低、自身耐磨性差、熔融粘度大、剪切敏感、大收缩性蠕变性。ptfe相对分子质量一般介于5×10⁵～50×10⁵g/mol之间，同时由于ptfe分子链中没有支链，氟原子紧密地排布在碳-碳骨架的周围，氟-碳键又是很强的化学键，由此造成了ptfe极高的熔融粘度；由于ptfe相对分子质量极高，在挤出过程中，当剪切稍大时，对剪切敏感的ptfe材料就会出现鲨鱼片等缺陷，这种性质影响加工压力、挤出速度等工艺条件，同时对模具要求较高；而当ptfe受到一定的挤压作用时，会产生较大的蠕变，如果用螺杆挤出的方法对其进行加工，压力大时体积收缩较为严重，而当压力小时则会产生断续现象，难以连续生产；ptfe的摩擦系数可低于0.01，在螺杆挤出时，物料容易打滑而无法向前推进。因此一般都以复合材料的形式对ptfe进行改性。

一般制备ptfe材料主要由模压成型、液压成型、推压成型、螺旋挤出成型等；模压成型和液压成型不能实现连续生产，效率低；推压成型和螺旋挤出成型虽然能够实现连续挤出，但是在挤出过程中需要对ptfe进行均聚改性或加入填充剂进行填充改性，然而无论是均聚改性还是填充改性都会对ptfe的性能有所损伤如力学性能、热性能等。

申请号为201510466829.5的中国专利公开了一种聚醚醚酮改性聚四氟乙烯复合材料、轴承保持架及其制备方法，该复合材料的制备方法是将ptfe/peek混合料冷压成型后烧结制备出复合材料，烧结的具体操作是：以2～3℃/min的速率升温至322～332℃并保温120-150min，再以2～3℃/min的速率升温至370～380℃并保温90-150min；后以1～2℃/min的速率降温至325～335℃并保温90-120min，再以1～2℃/min的速率降温至245～255℃并保温60-80min，然后以1～2℃/min的速率降温至120～150℃后，冷却至室温，可见烧结过程中的温度控制点、升温降温速率及保温时间控制较为严格，烧结程序较为复杂。

董悦的硕士学位论文《斯特林发动机活塞环密封材料寿命相关问题研究》中记载：“将ptfe和增强剂填料按确定的质量分数混合，其中peek质量分数为5％～20％，然后将按一定配比配置的共混物在高速共混机中高速均勾搅拌3-5分钟，使共混物混合均勾；用目筛子过筛处理，去除掉团聚的大颗粒，然后将过筛后的共混物在30-45mpa压力下模压成型，保压一定时间，保压时间由样品厚度决定；样品脱模后在烧结炉中按照一定的烧结控制程序进行烧结。”

可见以上现有技术中制备peek改性ptfe材料的制备工艺为模压成型—烧结工艺，此种方法制备工艺复杂且不能连续生产，效率低，不适合规模化生产。

技术实现要素：

为了解决ptfe材料加工困难、制备工艺复杂且不能连续生产的技术问题，而提供一种peek改性ptfe型材连续挤出的制备方法。本发明方法一次成型，能够使ptfe材料以连续挤出的方式进行生产，且制备工艺简单，使ptfe材料的加工简易化。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种peek改性ptfe型材连续挤出的制备方法，包括如下步骤：

(1)将ptfe材料置于冰库冷却，冷却后取出与peek、分散剂进行多次预混形成混合料，所述预混需保证混合料的温度低于40℃，若预混的温度高于40℃，ptfe会出现粘块，导致混料不均；

(2)将步骤(1)的混合料加入柱塞挤出机中进行连续挤出，制得peek改性ptfe型材。

进一步地，步骤(1)中所述冰库的温度为小于0℃，所述冷却的时间为1～3小时。置于冰库冷却是用来确保ptfe不出现团聚结块现象。

进一步地，步骤(1)中所述预混采用混合机进行，所述混合机连接冷却水以对所述混合机进行降温；所述预混的次数为3～6次，每次1～5min。分多次进行预混能够避免长时间的混料而使混料的温度过高。

进一步地，步骤(2)中所述柱塞挤出机的料筒温度为370℃～390℃，所述柱塞挤出机的液压往返推送循环时间为30s～80s，所述柱塞挤出机的口模压缩比为1～1.8。由于ptfe基本没有流动性，很难采用螺杆挤出进行挤出，而柱塞挤出能够通过液压往返推挤对ptfe进行烧结，不需要人为进行烧结程序，省时省功。

进一步地，所述型材为棒材。

进一步地，所述ptfe与peek的质量比为9:(0.5-1)。

进一步地，所述分散剂的用量为所述ptfe与peek总质量的0.1％～0.5％。

更进一步地，所述分散剂为硬脂酰胺和/或石蜡。

优选地，所述分散剂为硬脂酰胺和石蜡；所述硬脂酰胺与所述石蜡的质量比为1:1～1:5。

有益技术效果：

由于peek材料的成型温度与ptfe的成型温度基本一致，采用peek对ptfe进行改性，可增大ptfe在熔融状态下的摩擦系数，以实现柱塞挤出的连续挤出；本发明方法一次成型，不需要模压成型后复杂的烧结处理就能实现ptfe材料的连续挤出；本发明中加入分散剂，优选为硬脂酰胺和石蜡，能够增加ptfe与peek间分散性，使ptfe与peek之间无需使用相容剂而能够使得挤出的型材无结块、麻点等缺陷。

本发明通过将ptfe材料置于冰库冷却，冷却后取出与peek、分散剂进行多次预混形成混合料，加入柱塞挤出机中进行连续挤出的方法制得的peek改性ptfe棒材，具有较高的抗拉强度，较好的耐磨性能，磨损量小于等于1％每小时。

附图说明

图1为实施例1制得的peek改性ptfe棒材实物图。

图2为对比例1制得的peek改性ptfe棒材实物图。

图3为对比例2制得的peek改性ptfe棒材实物图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

实施例1

一种peek改性ptfe型材连续挤出的制备方法，包括如下步骤：

(1)将ptfe材料置于温度为小于0℃的冰库冷却2小时以确保ptfe不出现团聚结块现象，冷却后取出与peek、分散剂-硬脂酰胺和石蜡进行多次预混形成混合料，所述预混采用混合机进行，所述混合机连接冷却水以对所述混合机进行降温，保证混合料的温度低于40℃，混合5次，每次3分钟；其中所述ptfe与peek的质量比为9:1；加入的硬脂酰胺和石蜡的用量占ptfe与peek总质量的0.15％，硬脂酰胺和石蜡的质量比为1:2；

(2)将步骤(1)的混合料加入柱塞挤出机中进行连续挤出，所述柱塞挤出机的料筒温度为390℃，所述柱塞挤出机的液压往返推送循环时间为50s，所述柱塞挤出机的口模压缩比为1，最后制得peek改性ptfe型材，所述型材为棒材。

本实施例制得的peek改性ptfe棒材实物图如图1所示，由图1该材料的外观可知，棒材表面较好，无明显缺陷。

实施例2

一种peek改性ptfe型材连续挤出的制备方法，包括如下步骤：

(1)将ptfe材料置于温度为小于0℃的冰库冷却1小时以确保ptfe不出现团聚结块现象，冷却后取出与peek、分散剂-硬脂酰胺进行多次预混形成混合料，所述预混采用混合机进行，所述混合机连接冷却水以对所述混合机进行降温，保证混合料的温度低于40℃，混合6次，每次1分钟；其中所述ptfe与peek的质量比为9:0.5；加入硬脂酰胺的用量占ptfe与peek总质量的0.1％；

(2)将步骤(1)的混合料加入柱塞挤出机中进行连续挤出，所述柱塞挤出机的料筒温度为370℃，所述柱塞挤出机的液压往返推送循环时间为80s，所述柱塞挤出机的口模压缩比为1.5，最后制得peek改性ptfe型材，所述型材为棒材。

实施例3

一种peek改性ptfe型材连续挤出的制备方法，包括如下步骤：

(1)将ptfe材料置于温度为小于0℃的冰库冷却3小时以确保ptfe不出现团聚结块现象，冷却后取出与peek、分散剂-石蜡进行多次预混形成混合料，所述预混采用混合机进行，所述混合机连接冷却水以对所述混合机进行降温，保证混合料的温度低于40℃，混合3次，每次5分钟；其中所述ptfe与peek的质量比为9:0.8；加入石蜡的用量占ptfe与peek总质量的0.4％；

(2)将步骤(1)的混合料加入柱塞挤出机中进行连续挤出，所述柱塞挤出机的料筒温度为380℃，所述柱塞挤出机的液压往返推送循环时间为30s，所述柱塞挤出机的口模压缩比为1.8，最后制得peek改性ptfe型材，所述型材为棒材。

对比例1

本对比例与实施例1的制备方法相同，不同之处在于：分散剂-硬脂酰胺和石蜡的用量占ptfe与peek总质量的0.08％。

本对比例制得的peek改性ptfe棒材实物图如图2所示，由图2该材料的外观可知，棒材表面出现较多斑块、麻点缺陷。由此说明，分散剂用量未达到本发明ptfe与peek总质量的0.1％～0.5％的范围，即分散剂使用量较少的情况下，会出现明显缺陷，即分散剂对ptfe与peek的分散效果不明显。

对比例2

本对比例与实施例1的制备方法相同，不同之处在于：所述柱塞挤出机的料筒温度为360℃。

本对比例制得的peek改性ptfe棒材实物图如图3所示，由图3该材料的外观可知，棒材质量差出现明显断层。由此说明，本对比例柱塞挤出机的料筒温度小于本发明的370℃～390℃范围，对制备的peek改性ptfe棒材的质量不利。

对以上实施例制得的peek改性ptfe棒材进行性能测试，测试结果见表1。

表1实施例制得的peek改性ptfe棒材性能

由表1可知，本发明通过将ptfe材料置于冰库冷却，冷却后取出与peek、分散剂进行多次预混形成混合料，加入柱塞挤出机中进行连续挤出的方法制得的peek改性ptfe棒材，具有较高的抗拉强度，较好的耐磨性能，磨损量小于等于1％每小时。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。