專利名稱：一種超臨界co2輔助加工的擠出級氟塑料組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氟塑料，具體講，涉及一種超臨界CO2輔助加工的擠出級氟塑料組合物。
背景技術：
作為一種特種工程塑料，氟塑料以其優異的耐高低溫性能、化學穩定性、電絕緣性、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的潤滑性，被廣泛應用于國防、航空、航天、石油化工、電子、機械等領域，其主要的品種有:聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基樹脂(PFA)等。PTFE不能用常規的熱塑性塑料加工方法加工，原因為，其熔體粘度高(IOlOPa.s)為一般熱塑性塑料的100萬倍；剪切敏感:其臨界剪切速率極小，擠出過程中制品易出現竹節斑、鯊魚皮現象；易收縮易蠕變，在螺桿中易打滑、物料無法向前推進。杜小剛等在《超臨界CO2輔助PTFE/PP擠出研究》(2007年11月)中提出利用PP和SC-CO2來提高PTFE的流動性從而實現對PTFE的擠出加工，同時SC-CO2提高了 PTFE、PP二種不相容物質的混合特性，但該合金體系由于PP的引入，極大的降低了 PTFE的耐高低溫特性和介電特性，從而使PTFE/PP合金不能應用到PTFE的原來高端應用領域。全氟烷氧基樹脂(PFA)，又稱四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物，其優點為:高溫力學強度比PTFE高兩倍左右，具有較好的熱塑性、可進行擠出加工。PFA與PTFE和FEP相似，但在300°C以上時，機械性能略優于FEP，且可在高達500F下的溫度下使用，它的耐化學品性與PTEF相當。PFA的產品形式有用于模塑和擠塑的粒狀產品，用于旋轉模塑和涂料的粉狀產品；其半成品有膜、板、棒和管材。但在加工過程中，特別是熔融加工過程中，會產生揮發性物質而發生孔泡，從而限制了產品在高技術領域的應用，同時價格昂貴，約為PTEF的2 3倍。 因而，目前市場上亟需一種加工工藝簡單，性能優良的氟樹脂材料。為此，特提出本發明。
發明內容
本發明的首要發明目的在于提供一種超臨界CO2輔助擠出的PTEF/PFA氟塑料組合物；本發明的第二發明目的在于提供該氟塑料組合物的制備方法。為了實現本發明的目的，采用的技術方案為:本發明提出了一種超臨界CO2輔助擠出的PTEF/PFA氟塑料組合物，其組成為以質量百分比計的:PTEF 50 60%、PFA 24 43.5%、褐煤蠟0.5 2.5%、液體石蠟0.5
1.5%、SiO2填料5 10%、超臨界流體CO2 0.5 2%。本發明的第一優選技術方案為:該氟塑料組合物的組成為以質量百分比計的:PTEF 52 58%、PFA 30 42%、褐煤蠟1.0 2.0%、液體石蠟0.5 1.0%、SiO2填料5 8%、超臨界流體CO2 0.5 1.8%。
本發明的第二優選技術方案為:所述的PTEF為粒徑100 300微米的粉體。本發明還涉及該超臨界CO2輔助擠出的PTEF/PFA氟塑料組合物的制備方法，包括:首先將PTFE粉體和液態石蠟、褐煤蠟、SiO2粉體在高速攪拌機中高速混合2 3min，再加入PFA低速混合I 2min ;然后加入發泡專用擠出機的料斗中進行擠出加工，同時在CO2注入口按比例注入發泡劑液態二氧化碳，并通過對擠出溫度和壓力的控制使CO2在擠出機螺桶中為超臨界態，由發泡擠出機充分混合后，從口模擠出發泡，通過模具定型即可制得所需的型材；這里所說的專用擠出機是指帶5個加熱區的單螺桿或平行雙螺桿擠出機，在擠出機的輸出端帶有5 8節的靜態混合器，提高發泡材料的泡孔均勻性；在螺桿元件上開有和螺紋方向平行的螺棱，以提高擠出機的自潔性和混合效果，促進氟塑料熔體/超臨界二氧化碳均相溶液的形成；同時擠出機的計量段設計液態二氧化碳的注入口，注入口用石墨密封圈進行密封，注入口的后端為大螺距的螺桿元件，以提高對材料的輸送強度并防止二氧化碳的逃逸。其中，所述的擠出加工為五區加熱:第一區溫度:180 200°C，優選 185 195°C ；第二區溫度:250 280°C，優選 260 270°C ；第三區溫度:280 290°C，優選280 288°C ；第四區溫度:280 260°C，優選278 268°C ；機頭溫度:220 250°C，優選 240 250°C ；螺桿轉速:12 25rpm,優選18 22rpm。下面對本發明的技術方案進行詳述:本發明旨在利用SC-CO2對氟樹脂的溶解性能優異，同時又是氟樹脂優良的內增塑齊[J的特性，制備得到一種采用超臨界CO2輔助擠出的PTEF/PFA氟塑料組合物。SC-CO2可極大的降低加工溫度，同時促進PTFE和PFA的混合效果，從而制得性能優異、性價比高的擠出制品，如板、棒、帶等材料，從而可廣泛應用于軍工、航天、石油化工、電子及機械等領域。PTFE由于結構方面的原因不能用熱塑性塑料的加工方法進行加工。PFA盡管為熱塑性材料，但加工溫度較高(> 3800C )，需要專用的高溫擠出設備。盡管PFA是熱穩定性的樹脂，但在高溫熔融加工時的熱降解是不可避免的，會產生對人體有害的氟化物，同時會引起樹脂變色及樹脂內產生氣泡而降低材料的性能。同時，PFA仍然具有氟樹脂的對剪切敏感的特性，擠出加工效率較低。本發明采用SC-CO2輔助PTFE/PFA擠出加工，一方面可將加工溫度降至300°C以下，采用鑄鋁加熱圈的擠出設備就可以進行擠出加工；同時，由于PTFE/PFA二者粘度相差很大，很難均勻混合，所以SC-CO2的引入極大的降低了體系的粘度，當體系形成均相溶液時，使得PTFE和PFA的混合變得非常容易，消除了 PTFE/PFA合金擠出過程中極易產生的彈性湍流(不穩定流體)現象，可提高擠出加工時的擠出機轉速從而提高加工效率。直接利用PTFE/SC-C02復合體系雖然可實現對PTFE的擠出加工但要加入大量的助劑，增加了對助劑的脫除處理的工藝，同時該體系仍然存在臨界擠出速率較低，擠出效率低的缺點；ptfe/pfa/sc-co2復合體系可實現在普通加熱元件的擠出機上對氟塑料的高速擠出加工，同時制得的制品在耐溫性、介電性上和PTFE相同，力學性能，特別是高溫時的力學性能有較大的提高，可達PTFE的1.2 1.5倍。本發明的有益效果為:1.制備得到的復合材料的性能良好:拉伸強度22 28MPa;彎曲模量600 900MPa ;連續使用溫度-196 260°C ;介電常數2.1 ;動摩擦系數0.22 ；2.本發明的配方中所用添加劑的種類少，含量低；3.制備工藝簡單，加工溫度低；4.產品價格低，性價比高，應用廣泛。本發明的具體實施方式
僅限于對本發明做進一步的解釋和說明，并不對本發明的內容構成限制。
具體實施例方式實施例1 5按照表I所示的重量稱量原料，表1:
權利要求
1.一種超臨界CO2輔助擠出的PTEF/PFA氟塑料組合物，其特征在于，所述的氟塑料組合物的組成為以質量百分比計的: PTEF 50 60%,PFA 24 43.5%、褐煤蠟 0.5 2.5%、液體石蠟 0.5 1.5%,SiO2填料5 10%、超臨界流體CO2 0.5 2%。
2.根據權利要求1所述的超臨界CO2輔助擠出的PTEF/PFA氟塑料組合物，其特征在于，所述的氟塑料組合物的組成為以質量百分比計的: PTEF 52 58%、PFA 30 42%、褐煤蠟 1.0 2.0%、液體石蠟 0.5 1.0%、5102填料5 8%、超臨界流體CO2 0.5 1.8%。
3.根據權利要求1所述的超臨界CO2輔助擠出的PTEF/PFA氟塑料組合物，其特征在于，所述的PTEF為粒徑100 300微米的粉體。
4.權利要求1所述的超臨界CO2輔助擠出的PTEF/PFA氟塑料組合物的制備方法，其特征在于，所述的方法包括:首先將PTFE粉體和液態石蠟、褐煤蠟、SiO2粉體在高速攪拌機中高速混合2 3min,再加入PFA低速混合I 2min ;然后加入發泡專用擠出機的料斗中進行擠出加工，同時在CO2入口按比例注入液態二氧化碳，由發泡擠出機充分混合后，從口模擠出發泡，通過模具定型即可制得所需的型材； 所述的專用擠出機為帶5個加熱區的單螺桿或平行雙螺桿擠出機，在擠出機的輸出端帶有5 8節的靜態混合器；在螺桿元件上開有和螺紋方向平行的螺棱；在擠出機的計量段設置有液態二氧化碳的注入口。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的加工為五區加熱， 第一區溫度:180 200°C，優選185 195°C ； 第二區溫度:250 280°C，優選260 270°C ； 第三區溫度:280 290°C，優選280 288°C ； 第四區溫度:280 260°C，優選278 268°C ； 機頭溫度:220 250°C，優選240 250°C ； 螺桿轉速:12 25rpm,優選18 22rpm。
全文摘要
本發明涉及一種氟塑料，具體講，涉及一種超臨界CO2輔助加工的擠出級氟塑料組合，其組成為以質量百分比計的PTEF 50～60％、PFA 24～43.5％、褐煤蠟0.5～2.5％、液體石蠟0.5～1.5％、SiO2填料5～10％、超臨界流體CO2 0.5～2％。制備得到的復合材料的性能良好拉伸強度22～28MPa；彎曲模量600～900MPa；連續使用溫度-196～260℃；介電常數2.1；動摩擦系數0.22；所用添加劑的種類少，含量低；制備工藝簡單，加工溫度低；產品價格低，性價比高，用途廣泛。
文檔編號B29C47/62GK103113696SQ20121002847
公開日2013年5月22日 申請日期2012年2月9日 優先權日2012年2月9日
發明者何順倫, 何自富, 劉瑞 申請人:蕪湖特貝特材料科技有限公司