本申请涉及复合材料，主要涉及一种ptfe复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、轻质耐用密封元件广泛应用于汽车、机械、化工、军事、航空航天等领域。在航空航天领域，密封元件与轴套组装于高速重载的苛刻工况下，对材料的润滑性及耐久性等性能提出更高要求。当前密封元件常用材料为氟橡胶、硅橡胶、聚四氟乙烯等，而聚四氟乙烯（ptfe）分子具有典型的螺旋构象并可形成紧闭的完全“氟代保护层”，使其与橡胶相比具有突出的不粘性、耐高低温耐候、耐酸碱抗溶剂等优势，其摩擦系数在已知固体材料中最低，是一种优异的自润滑材料，多种特性使得ptfe密封件受到广泛应用。
2、然而，ptfe也存在以下缺陷，如ptfe在长时间高速载荷、且密封结构紧闭锁合而易发生蠕变，使材料变形及油封失效，因此单一的自润滑密封无法支撑；ptfe具有极高的磨损量及较差力学性能，需添加一些耐磨减摩物质如无机填料、有机填料作为增强相以提高密封元件耐久性。虽然，增强相的引入对ptfe复合材料的耐磨性和强度有一定的提升，但由于ptfe的f-c链结构稳定，分子间相互作用力及表面能极低，使其与其他增强相的表面润湿性差，分散性差且难粘结，因此，ptfe复合材料的耐磨性和强度仍有待提升。
3、因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种ptfe复合材料及其制备方法和应用，旨在解决现有ptfe因与增强相相容性差导致ptfe复合材料的耐磨性和强度仍有待提升的问题。
2、本申请的技术方案如下：
3、一种ptfe复合材料，其中，按质量份数计算，包括以下原料：
4、无机改性填料10-30份，ptfe 70-90份；
5、其中，无机改性填料，按质量份数计算，包括以下原料：
6、短切纤维5-20份，纳米粒子1-6份，硅烷偶联剂0.5-2份，氟碳表面活性剂1-4份，溶剂200份。
7、本申请提供的ptfe复合材料，无机改性填料能以极低的表面张力提供界面润湿性，无机改性填料与ptfe之间界面相容性高、表面结合能低，无机改性填料与ptfe可以很好的相容混合，无机改性填料中的微纳填料进行分子链间束缚增强ptfe，使本申请的ptfe复合材料磨损面均匀且有效阻止大面积剥落，以磨粒磨损为主，在外力作用下协同承受载荷，机械性能提升。
8、所述的ptfe复合材料，其中，无机改性填料的制备方法包含以下步骤：
9、（1）将所述溶剂分为第一部分溶剂和第二部分溶剂，将所述硅烷偶联剂溶解于所述第一部分溶剂中，加入所述短切纤维并超声分散，得到纤维分散液；
10、（2）将所述纳米粒子加入所述纤维分散液中，继续超声分散，得到混合液；
11、（3）将所述氟碳表面活性剂溶解于所述第二部分溶剂中，边搅拌边滴加到所述混合液中，机械搅拌2-4h；
12、（4）分离出固体产物并烘干，得到所述无机改性填料。
13、本申请的无机改性填料，首先通过具有破碎空化功能的超声设备，将短切纤维迅速分散成均匀微米颗粒，提高硅烷偶联剂的包覆效率，再将纳米粒子缓慢添加进含硅烷偶联剂的纤维分散液中，防止纳米粒子团聚，纳米粒子可以较好分布在短切纤维与短切纤维之间空隙中，提高纳米粒子的稳定性和活性，实现微纳粒子分散及改性反应，硅烷偶联剂在短切纤维表面和纳米粒子表面形成第一层吸附；继而加入氟碳表面活性剂，当氟碳表面活性剂达到一定浓度时会形成溶胶/胶束，在搅拌作用下会再度分散填料，附上氟碳型分子膜，氟碳表面活性剂在短切纤维表面和纳米粒子表面形成第二层吸附。
14、所述的ptfe复合材料，其中，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧硅烷中的一种或两种以上；
15、所述氟碳表面活性剂为聚乙二醇型氟碳表面活性剂、亚砜型氟碳表面活性剂、聚醚型氟碳表面活性剂中的一种或两种以上；
16、所述短切纤维为玻璃纤维、石英纤维中的一种或两种，直径为8-15μm，长度为40-200μm；
17、所述纳米粒子为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛中的一种或两种以上，粒径为30nm-200nm；
18、所述ptfe为粉体，其粒径为30-100μm。
19、所述的ptfe复合材料，其中，所述氟碳表面活性剂选择氟碳链为4-8的聚醚型氟碳表面活性剂。
20、所述的ptfe复合材料，其中，所述硅烷偶联剂与所述氟碳表面活性剂的质量比为1:3。
21、所述的ptfe复合材料，其中，所述短切纤维与所述纳米粒子的质量比为（3-6）：1。
22、所述的ptfe复合材料，其中，所述无机改性填料与所述ptfe的质量比为(1-3)：9。
23、所述的ptfe复合材料，其中，在步骤（1）和步骤（2）中的所述超声分散，为采用具有破碎空化功能的超声设备进行超声分散；
24、步骤（1）和步骤（2）中的所述超声分散，超声功率为540w-720w，超声开时间为1-4s，超声关时间为2-6s，超声开时间短于超声关时间1-2s；
25、在步骤（1）和步骤（2）中的所述超声分散的处理时间为20-40min；
26、在步骤（3）中，所述搅拌的速度为800-1500r/min。
27、一种如上所述的ptfe复合材料的制备方法，其中，包括以下步骤：
28、称取无机改性填料和ptfe，置于高速混合机搅拌1-2min，得到混合粉末；
29、将所述混合粉末置于模具中，在80-120mpa下压制15-30min预成型；置于烧结炉中高温烧结，烧结温度升至350-380℃，烧结时间2-4h；烧结完毕后取出，在40-60mpa压制1-5min，在350-380℃继续保温2-4h，随炉降温，得所述ptfe复合材料。
30、一种如上所述的ptfe复合材料的应用，其中，将所述ptfe复合材料用于制备密封元件。
31、有益效果：本申请的所提供ptfe复合材料，无机改性填料在与ptfe混合时，无机改性填料能以极低的表面张力提供界面润湿性，无机改性填料与ptfe之间界面相容性高、表面结合能低，无机改性填料与ptfe可以很好的相容混合，无机改性填料中的微纳颗粒进行分子链间束缚增强ptfe，使本申请的ptfe复合材料磨损面均匀且有效阻止大面积剥落，以磨粒磨损为主，在外力作用下协同承受载荷，机械性能提升。
1.一种ptfe复合材料，其特征在于，按质量份数计算，包括以下原料：
2.根据权利要求1所述的ptfe复合材料，其特征在于，无机改性填料的制备方法包含以下步骤：
3.根据权利要求1所述的ptfe复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧硅烷中的一种或两种以上；
4.根据权利要求1所述的ptfe复合材料，其特征在于，所述氟碳表面活性剂选择氟碳链为4-8的聚醚型氟碳表面活性剂。
5.根据权利要求1所述的ptfe复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂与所述氟碳表面活性剂的质量比为1:3。
6.根据权利要求1所述的ptfe复合材料，其特征在于，所述短切纤维与所述纳米粒子的质量比为（3-6）：1。
7.根据权利要求1所述的ptfe复合材料，其特征在于，所述无机改性填料与所述ptfe的质量比为(1-3)：9。
8.根据权利要求2所述的ptfe复合材料，其特征在于，在步骤（1）和步骤（2）中的所述超声分散，为采用具有破碎空化功能的超声设备进行超声分散；
9.一种如权利要求1~8任一项所述的ptfe复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种如权利要求1~8任一项所述的ptfe复合材料的应用，其特征在于，将所述ptfe复合材料用于制备密封元件。