一种氟树脂合金及其制备方法

摘要

本发明公开了一种氟树脂合金，涉及氟树脂改性，包括的组分为：PFA树脂1‑90％、FEP树脂1‑90％、复合成核剂5‑10％，所述的复合成核剂为橡胶或PPS、无机刚性粒子、有机磷酸盐成核剂按质量比4‑8：1‑2：1‑2进行混合，所述的无机刚性粒子选自云母粉、滑石粉、高岭土、硅灰石、碳酸钙以及硫酸钡中的一种，橡胶或PPS包围于无机刚性粒子、有机磷酸盐成核剂外形成壳‑核结构，同时还公开了其制备方法。本发明的拉伸强度为273‑285MPa，断裂伸长率345‑361％，耐环境应力后强度残余率54‑68/％熔融指数为15.1‑16.5g/10min。

权利要求

1.一种氟树脂合金，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：PFA树脂    1-90％

FEP树脂    1-90％

复合成核剂 5-10％，

所述的复合成核剂为橡胶或PPS、无机刚性粒子、有机磷酸盐成核剂按质量比4-8：1-2：

1-2进行混合，所述的无机刚性粒子选自云母粉、滑石粉、高岭土、硅灰石、碳酸钙以及硫酸钡中的一种，橡胶或PPS包围于无机刚性粒子、有机磷酸盐成核剂外形成壳-核结构。

2.根据权利要求1所述的氟树脂合金，其特征在于，所述复合成核剂的制备方法为：首先将无机刚性粒子与有机磷酸盐进行混合，然后将其置于橡胶或PPS形成浆液，搅拌均匀后再通过喷雾干燥法形成复合成核剂粉末。

3.根据权利要求1所述的氟树脂合金，其特征在于，所述的复合成核剂粉末的平均粒径为150～300nm。

4.根据权利要求1所述的氟树脂合金，其特征在于，所述的无机刚性粒子的平均粒径为

20～80nm。

5.根据权利要求1所述的氟树脂合金，其特征在于，所述FEP树脂经氟化稳定处理。

6.根据权利要求1所述的氟树脂合金，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：PFA树脂    90％

FEP树脂    5％

复合成核剂 5％

所述的复合成核剂为橡胶、无机刚性粒子、有机磷酸盐成核剂按质量比4：2：1进行混合。

7.根据权利要求1所述的氟树脂合金，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：PFA树脂    80％

FEP树脂    10％

复合成核剂 10％

所述的复合成核剂为橡胶、无机刚性粒子、有机磷酸盐成核剂按质量比4：1：1进行混合。

8.一种如权利要求1至7中任一项所述的氟树脂合金的制备方法，包括以下步骤：S1：将配方中的将所述PFA树脂、FEP树脂、复合成核剂在110℃的温度下在混粒机中搅拌30min，混合均匀，得到PFA和FEP的混合物料；

S2：将混合物料通过双螺杆挤出机，熔融挤出机包括六个加热区，其中一区温度为305-

315℃、二区温度为315-325℃、三区温度为325-335℃、四区温度为335-345℃、五区温度为

345-355℃、六区温度为345-355℃；

9.根据权利要求8所述的氟树脂合金的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机中螺杆挤压时螺杆转速为35～55r/min、压缩段螺杆压缩比为2.5:1。

说明书

一种氟树脂合金及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及氟树脂改性领域，特别涉及一种氟树脂合金。

背景技术

[0002] 可熔性聚四氟乙烯树脂(PFA)全称全氟烷氧基乙烯基醚聚合物，其具有优异的耐热性、耐化学试剂性和电气性，其连续最高使用温度达到250℃，可熔融加工，可用于生产高温通讯线缆、密封零件、耐磨零件等。

[0003] 由于PFA熔融粘度较高，生产中很容易出现成型不良等现象。为了提高生产率和降低生产成本，改善熔体破裂现象和提高临界挤出速度，专利200680013865.5中，采用0.1-3％质量份聚四氟乙烯水性分散液和1 00％-97％质量份的聚全氟乙丙烯(FEP)水性分散液混合后凝析，再在干燥后进行熔融挤出制得，制备方法繁琐且只针对氟树脂水性分散液，技术难度大。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种氟树脂合金，该氟树脂合金在保持原有树脂物理性能的基础上，有利于降低熔融粘度和加工温度，降低后续加工成型过程中的不良率。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为一种氟树脂合金，包括如下重量百分比的组分：

[0006] PFA树脂    1-90％

[0007] FEP树脂    1-90％

[0008] 复合成核剂 5-10％，

[0009] 所述的复合成核剂为橡胶或PPS、无机刚性粒子、有机磷酸盐成核剂按质量比4-8：1-2：1-2进行混合，所述的无机刚性粒子选自云母粉、滑石粉、高岭土、硅灰石、碳酸钙以及硫酸钡中的一种，橡胶或PPS包围于无机刚性粒子、有机磷酸盐成核剂外形成壳-核结构。

[0010] 优选的，复合成核剂的制备方法为：首先将无机刚性粒子与有机磷酸盐进行混合，然后将其置于橡胶或PPS形成浆液，搅拌均匀后再通过喷雾干燥法形成复合成核剂粉末。

[0011] 优选的，所述的复合成核剂粉末的平均粒径为150～300nm。

[0012] 优选的，所述的无机刚性粒子的平均粒径为20～80nm。

[0013] 优选的，所述FEP树脂经氟化稳定处理。

[0014] 优选的，一种氟树脂合金，包括如下重量百分比的组分：

[0015] PFA树脂    90％

[0016] FEP树脂    5％

[0017] 复合成核剂 5％

[0018] 所述的复合成核剂为橡胶、无机刚性粒子、有机磷酸盐成核剂按质量比4：2：1进行混合。

[0019] 优选的，一种氟树脂合金，包括如下重量百分比的组分：

[0020] PFA树脂    80％

[0021] FEP树脂    10％

[0022] 复合成核剂 10％

[0023] 所述的复合成核剂为橡胶、无机刚性粒子、有机磷酸盐成核剂按质量比4：1：1进行混合。

[0024] 优选的，一种氟树脂合金，包括如下重量百分比的组分：

[0025] PFA树脂    70％

[0026] FEP树脂    26％

[0027] 复合成核剂 4％

[0028] 所述的复合成核剂为橡胶、无机刚性粒子、有机磷酸盐成核剂按质量比6：1：1进行混合。

[0029] 一种氟树脂合金的制备方法，包括以下步骤：

[0030] S1：将配方中的将所述PFA树脂、FEP树脂、复合成核剂在110℃的温度下在混粒机中搅拌30min，混合均匀，得到PFA和FEP的混合物料；

[0031] S2：将混合物料通过双螺杆挤出机，熔融挤出机包括六个加热区，其中一区温度为305-315℃、二区温度为315-325℃、三区温度为325-335℃、四区温度为335-345℃、五区温度为345-355℃、六区温度为345-355℃；

[0032] 优选的，所述双螺杆挤出机中螺杆挤压时螺杆转速为35～55r/min、压缩段螺杆压缩比为2.5:1。

[0033] 采用上述技术方案，由于FEP与PFA都是四氟乙烯改性的聚合物，相容性很好，其中FEP树脂可以充当PFA熔融加工的润滑剂，降低PFA的熔融粘度和加工温度，改善PFA的成型不良率。同时，FEP也是具有相当分子量的聚合物，对PFA树脂本身的物理性能影响小，而通过复合成核剂的加入，复合成核剂中橡胶或PPS、无机刚性粒子、有机磷酸盐，即将无机刚性粒子、有机磷酸盐成核剂通过橡胶或PPS包裹，形成核-壳结构，即使成核剂粒径为纳米级也不容易发生团聚现象，从而保证成核剂的分散性，进一步降低整个体系熔融粘度和加工温度，同时通过无机刚性粒子、有机磷酸盐也能使整个体系在刚性与韧性间得到平衡。

[0034] 本发明的拉伸强度为273-285MPa，断裂伸长率345-361％，耐环境应力后强度残余率54-68/％熔融指数为15.1-16.5(g/10min)。

具体实施方式

[0035] 下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0036] 以下实施例中的复合成核剂的制备方法均为：首先将无机刚性粒子与有机磷酸盐进行混合，然后将其置于橡胶或PPS形成浆液，搅拌均匀后再通过喷雾干燥法形成复合成核剂粉末。

[0037] 实施例1

[0038] 本实施例的氟树脂合金，包括如下重量百分比的组分：

[0039] PFA树脂    90％

[0040] FEP树脂    5％

[0041] 复合成核剂 5％

[0042] 其中，复合成核剂由橡胶、云母粉(20nm)、NA-11按重量比4：2：1组成，所制得的复合成核剂呈粉状，其平均粒径为300nm

[0043] 其制备方法，包括以下步骤：

[0044] S1：将配方中的将所述PFA树脂、FEP树脂、复合成核剂在110℃的温度下在混粒机中搅拌30min，混合均匀，得到混合物料；

[0045] S2：将混合物料通过双螺杆挤出机，熔融挤出机包括六个加热区，其中一区温度为305℃、二区温度为315℃、三区温度为325℃、四区温度为335℃、五区温度为345℃、六区温度为345℃；所述双螺杆挤出机中螺杆挤压时螺杆转速为35r/min、压缩段螺杆压缩比为
2.5:1。

[0046] 在上述条件下，经双螺杆挤出机挤出得到新型氟树脂合金粒子。

[0047] 实施例2

[0048] 本实施例的氟树脂合金，包括如下重量百分比的组分：

[0049] PFA树脂    80％

[0050] FEP树脂    10％

[0051] 复合成核剂 10％

[0052] 其中，复合成核剂由PPS、滑石粉(50nm)、NA-11按重量比4：1：1组成，所制得的复合成核剂呈粉状，其平均粒径为150nm

[0053] 其制备方法，包括以下步骤：

[0054] S1：将配方中的将所述PFA树脂、FEP树脂、复合成核剂在110℃的温度下在混粒机中搅拌30min，混合均匀，得到混合物料；

[0055] S2：将混合物料通过双螺杆挤出机，熔融挤出机包括六个加热区，其中一区温度为310℃、二区温度为320℃、三区温度为330℃、四区温度为340℃、五区温度为350℃、六区温度为350℃；所述双螺杆挤出机中螺杆挤压时螺杆转速为40r/min、压缩段螺杆压缩比为
2.5:1。

[0056] 在上述条件下，经双螺杆挤出机挤出得到新型氟树脂合金粒子。

[0057] 实施例3

[0058] 本实施例的氟树脂合金，包括如下重量百分比的组分：

[0059] PFA树脂    70％

[0060] FEP树脂    25％

[0061] 复合成核剂 5％

[0062] 其中，复合成核剂由橡胶、高岭土(60nm)、NA-11按重量比6：1：1组成，所制得的复合成核剂呈粉状，其平均粒径为200nm

[0063] 其制备方法，包括以下步骤：

[0064] S1：将配方中的将所述PFA树脂、FEP树脂、复合成核剂在110℃的温度下在混粒机中搅拌30min，混合均匀，得到混合物料；

[0065] S2：将混合物料通过双螺杆挤出机，熔融挤出机包括六个加热区，其中一区温度为315℃、二区温度为325℃、三区温度为335℃、四区温度为345℃、五区温度为355℃、六区温度为355℃；所述双螺杆挤出机中螺杆挤压时螺杆转速为55r/min、压缩段螺杆压缩比为
2.5:1。

[0066] 在上述条件下，经双螺杆挤出机挤出得到新型氟树脂合金粒子。

[0067] 实施例4

[0068] 本实施例的氟树脂合金，包括如下重量百分比的组分：

[0069] PFA树脂    50％

[0070] FEP树脂    40％

[0071] 复合成核剂 10％

[0072] 其中，复合成核剂由PPS、硅灰石(80nm)、NA-11按重量比4：2：1组成，所制得的复合成核剂呈粉状，其平均粒径为250nm

[0073] 其制备方法，包括以下步骤：

[0074] S1：将配方中的将所述PFA树脂、FEP树脂、复合成核剂在110℃的温度下在混粒机中搅拌30min，混合均匀，得到混合物料；

[0075] S2：将混合物料通过双螺杆挤出机，熔融挤出机包括六个加热区，其中一区温度为315℃、二区温度为325℃、三区温度为335℃、四区温度为345℃、五区温度为355℃、六区温度为355℃；所述双螺杆挤出机中螺杆挤压时螺杆转速为55r/min、压缩段螺杆压缩比为
2.5:1。

[0076] 在上述条件下，经双螺杆挤出机挤出得到新型氟树脂合金粒子。

[0077] 实施例5

[0078] 本实施例的氟树脂合金，包括如下重量百分比的组分：

[0079] PFA树脂    40％

[0080] FEP树脂    55％

[0081] 复合成核剂 5％

[0082] 其中，复合成核剂由橡胶、碳酸钙(30nm)、NA-11按重量比6：2：2组成，所制得的复合成核剂呈粉状，其平均粒径为150nm

[0083] 其制备方法，包括以下步骤：

[0084] S1：将配方中的将所述PFA树脂、FEP树脂、复合成核剂在110℃的温度下在混粒机中搅拌30min，混合均匀，得到混合物料；

[0085] S2：将混合物料通过双螺杆挤出机，熔融挤出机包括六个加热区，其中一区温度为310℃、二区温度为320℃、三区温度为330℃、四区温度为340℃、五区温度为350℃、六区温度为350℃；所述双螺杆挤出机中螺杆挤压时螺杆转速为40r/min、压缩段螺杆压缩比为
2.5:1。

[0086] 在上述条件下，经双螺杆挤出机挤出得到新型氟树脂合金粒子。

[0087] 实施例6

[0088] 本实施例的氟树脂合金，包括如下重量百分比的组分：

[0089] PFA树脂    30％

[0090] FEP树脂    60％

[0091] 复合成核剂 10％

[0092] 其中，复合成核剂由PPS、硫酸钡(40nm)、NA-13按重量比7：2：1组成，所制得的复合成核剂呈粉状，其平均粒径为200nm

[0093] 其制备方法，包括以下步骤：

[0094] S1：将配方中的将所述PFA树脂、FEP树脂、复合成核剂在110℃的温度下在混粒机中搅拌30min，混合均匀，得到混合物料；

[0095] S2：将混合物料通过双螺杆挤出机，熔融挤出机包括六个加热区，其中一区温度为310℃、二区温度为320℃、三区温度为330℃、四区温度为340℃、五区温度为350℃、六区温度为350℃；所述双螺杆挤出机中螺杆挤压时螺杆转速为40r/min、压缩段螺杆压缩比为
2.5:1。

[0096] 在上述条件下，经双螺杆挤出机挤出得到新型氟树脂合金粒子。

[0097] 实施例7

[0098] 本实施例的氟树脂合金，包括如下重量百分比的组分：

[0099] PFA树脂    20％

[0100] FEP树脂    72％

[0101] 复合成核剂 8％

[0102] 其中，复合成核剂由PPS、硫酸钡(40nm)、NA-13按重量比8：1：1组成，所制得的复合成核剂呈粉状，其平均粒径为200nm，FEP树脂为经过氟化稳定处理的树脂。

[0103] FEP树脂的氟化稳定处理：FEP树脂的氟化稳定处理可在改进的双圆锥形混合器内进行，混合器内装有进出气口和电热罩，以5r/min的速度旋转氟化器并加热，抽尽空气后充入体积比为1:3的F2，N2混合气，过一定时间后停止加热，终止氟化反应。清除氟化器内F2的办法是充入大量N2进行清洗。

[0104] 经氟化处理的FEP树脂可避免在熔融的过程中产生腐蚀性气体以及气泡，导致成品中含有气泡，影响性能。

[0105] 其制备方法，包括以下步骤：

[0106] S1：将配方中的将所述PFA树脂、FEP树脂、复合成核剂在110℃的温度下在混粒机中搅拌30min，混合均匀，得到混合物料；

[0107] S2：将混合物料通过双螺杆挤出机，熔融挤出机包括六个加热区，其中一区温度为310℃、二区温度为320℃、三区温度为330℃、四区温度为340℃、五区温度为350℃、六区温度为350℃；所述双螺杆挤出机中螺杆挤压时螺杆转速为40r/min、压缩段螺杆压缩比为
2.5:1。

[0108] 在上述条件下，经双螺杆挤出机挤出得到新型氟树脂合金粒子。

[0109] 实施例8

[0110] 本实施例的氟树脂合金，包括如下重量百分比的组分：

[0111] PFA树脂    10％

[0112] FEP树脂    84％

[0113] 复合成核剂 6％

[0114] 其中，复合成核剂由橡胶、碳酸钙(50nm)、NA-13按重量比7：1：2组成，所制得的复合成核剂呈粉状，其平均粒径为300nm，FEP树脂为经过氟化稳定处理的树脂，氟化稳定处理方法同实施例7。

[0115] 其制备方法，包括以下步骤：

[0116] S1：将配方中的将所述PFA树脂、FEP树脂、复合成核剂在110℃的温度下在混粒机中搅拌30min，混合均匀，得到混合物料；

[0117] S2：将混合物料通过双螺杆挤出机，熔融挤出机包括六个加热区，其中一区温度为310℃、二区温度为320℃、三区温度为330℃、四区温度为340℃、五区温度为350℃、六区温度为350℃；所述双螺杆挤出机中螺杆挤压时螺杆转速为40r/min、压缩段螺杆压缩比为
2.5:1。

[0118] 在上述条件下，经双螺杆挤出机挤出得到新型氟树脂合金粒子。

[0119] 实施例9

[0120] 本实施例的氟树脂合金，包括如下重量百分比的组分：

[0121] PFA树脂    1％

[0122] FEP树脂    90％

[0123] 复合成核剂 9％

[0124] 其中，复合成核剂由PPS、碳酸钙(50nm)、NA-13按重量比4：1：2组成，所制得的复合成核剂呈粉状，其平均粒径为200nm

[0125] 其制备方法，包括以下步骤：

[0126] S1：将配方中的将所述PFA树脂、FEP树脂、复合成核剂在110℃的温度下在混粒机中搅拌30min，混合均匀，得到混合物料；

[0127] S2：将混合物料通过双螺杆挤出机，熔融挤出机包括六个加热区，其中一区温度为310℃、二区温度为320℃、三区温度为330℃、四区温度为340℃、五区温度为350℃、六区温度为350℃；所述双螺杆挤出机中螺杆挤压时螺杆转速为40r/min、压缩段螺杆压缩比为
2.5:1。

[0128] 在上述条件下，经双螺杆挤出机挤出得到新型氟树脂合金粒子。

[0129] 对比例1

[0130] PFA树脂   100％

[0131] 其制备方法，包括以下步骤：

[0132] S1：将PFA树脂在110℃的温度下在混粒机中搅拌30min，混合均匀，得到混合物料；

[0133] S2：将PFA树脂通过双螺杆挤出机，熔融挤出机包括六个加热区，其中一区温度为310℃、二区温度为320℃、三区温度为330℃、四区温度为340℃、五区温度为350℃、六区温度为350℃；所述双螺杆挤出机中螺杆挤压时螺杆转速为40r/min、压缩段螺杆压缩比为
2.5:1。

[0134] 在上述条件下，经双螺杆挤出机挤出得到PFA树脂粒子。

[0135] 对比例2

[0136] PFA树脂    95％

[0137] 复合成核剂 5％

[0138] 其制备方法，包括以下步骤：

[0139] S1：将配方中的将所述PFA树脂、复合成核剂在110℃的温度下在混粒机中搅拌30min，混合均匀，得到混合物料；

[0140] S2：将混合物料通过双螺杆挤出机，熔融挤出机包括六个加热区，其中一区温度为320℃、二区温度为330℃、三区温度为340℃、四区温度为350℃、五区温度为360℃、六区温度为350℃；所述双螺杆挤出机中螺杆挤压时螺杆转速为40r/min、压缩段螺杆压缩比为
2.5:1。

[0141] 在上述条件下，经双螺杆挤出机挤出得到新型氟树脂合金粒子。

[0142] 对上述实施例进行拉伸强度、断裂伸长率、耐热应力开裂、耐环境应力后强度残余率指标的测试，测试结果如下：

[0143]  拉伸强度/MPa 断裂伸长率/％ 耐环境应力后强度残余率/％ 熔融指数g/10min实施例1 27.6 356 56 15.5
实施例2 27.5 349 61 15.7
实施例3 28.4 357 58 15.4
实施例4 27.7 361 54 15.9
实施例5 27.3 352 57 16.0
实施例6 27.4 348 62 15.1
实施例7 28.5 357 63 16.5
实施例8 27.8 345 68 15.9
实施例9 27.3 352 65 16.1
对比例1 24 350 50 15.4
对比例2 26 320 55 15.1

[0144] 本发明的拉伸强度为273-285MPa，断裂伸长率345-361％，耐环境应力后强度残余率54-68/％熔融指数为15.1-16.5(g/10min)，与对比例相比，熔融指数相近的情况下，其他的性能明显要高于对比例。

[0145] 以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。