高粘接力PTFE复合材料的制备及性能研究

发布时间：2017-07-08 06:00

  本文关键词：高粘接力PTFE复合材料的制备及性能研究

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【摘要】：聚四氟乙烯(PTFE)具有低介电、耐高温、耐化学腐蚀等优异性能。但其分子结构高度对称、结晶度高,导致其表面能低、浸润性差,具有显著的难粘性,限制了PTFE的应用。为改善PTFE的表面可粘接性能,本文制备了表层多孔PTFE,并分别用金属、无机物、有机物、无机/有机复合改性PTFE的表层,对复合材料的可粘接性等性能进行了系统研究。本文首先探讨了影响PTFE烧结工艺的主要因素(烧结温度、升温速率、保温时间、预成型模压压力、保压时间)等。然后,通过对PTFE分子结构特点和粘接理论进行分析,对PTFE表层采用多孔改性和填充改性两个途径进行改性,并制备出了高粘接力PTFE复合材料。其中,表层多孔改性采用了添加化学发泡剂制备PTFE复合材料;表层填充改性分别用金属、无机物、有机物、无机/有机复合改性PTFE。最后,采用SEM、TG、FT-IR、搭接拉伸剪切强度等分析表征手段对改性后材料的表面形貌、热稳定性、可粘接性能进行系统了研究。实验结果表明:表层多孔改性中,分别选用偶氮二甲酰胺(AC)、碳酸氢钠(Na HCO3)、草酸(H2C2O4)和三种型号偶氮二甲酰胺(AC)作为发泡剂试验后,发现表层中添加20 wt%AC(CCR20A)发泡剂的PTFE复合材料,搭接拉伸剪切强度值达4.08 MPa;三种型号的AC发泡剂中,型号为CCR20A的发泡效果最佳;SEM观察到样品表面呈现孔径大小、分布均匀的多孔结构;发泡剂的分解使得其表面呈现出多孔结构,有利于胶黏剂的渗入,提高了复合材料的搭接拉伸剪切强度,并且对PTFE的热稳定性影响较小;在表层填充改性方法中,金属Ni含量为5 wt%时,改性效果最好,复合材料搭接拉伸剪切强度值为1.06 MPa;添加6 wt%纳米Si O2时,复合材料的搭接拉伸剪切强度值为5.43 MPa;添加相同量羟基有机硅(1500 cps)和乙烯基有机硅(1200 cps),且烧结时间为40 min时,复合材料的搭接拉伸剪切强度值分别为5.74 MPa、5.81 MPa,纳米Si O2、有机硅是实验中所有无机、有机填充材料中效果最好的;无机/有机复合改性中,无机纳米Si O2不经过表面改性、添加5 wt%、乙烯基有机硅粘度为1200 cps、预成型模压压力是23.52 MPa、烧结时间40 min、PTFE添加2 g时,Si O2/乙烯基有机硅复合材料的搭接拉伸剪切强度值为9.48 MPa,粘接性能相对最优。用此方法制备的高粘接力PTFE复合材料的制备工艺简单、原材料成本低,并且改性后PTFE的表面性质长期稳定性好。
【关键词】：PTFE 粘接 改性 多孔 纳米
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-26
• 1.1 PTFE概述10-11
• 1.1.1 PTFE的组成、结构与性能10
• 1.1.2 PTFE成型加工10-11
• 1.1.3 PTFE应用与发展11
• 1.2 PTFE改性11-23
• 1.2.1 PTFE难粘原因11-12
• 1.2.2 PTFE表面改性12-16
• 1.2.3 多孔材料16-18
• 1.2.4 PTFE多孔改性18-20
• 1.2.5 PTFE填充改性20-21
• 1.2.6 PTFE金属填充改性21-23
• 1.3 本论文研究目的及主要内容23-26
• 1.3.1 本论文研究目的23-24
• 1.3.2 本论文主要研究内容24-26
• 2 PTFE烧结工艺探讨26-32
• 2.1 引言26
• 2.2 实验部分26-28
• 2.2.1 实验原料26
• 2.2.2 实验仪器26-27
• 2.2.3 PTFE制备工艺27-28
• 2.2.4 测试与表征28
• 2.3 实验结果讨论28-31
• 2.3.1 烧结温度的确定28-29
• 2.3.2 升温速率的确定29-30
• 2.3.3 烧结时间的确定30
• 2.3.4 成型模压压力的确定30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 3 PTFE表层多孔改性32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 实验部分32-34
• 3.2.1 实验原料32-33
• 3.2.2 实验仪器33
• 3.2.3 实验步骤33-34
• 3.2.4 测试与表征34
• 3.3 实验结果及讨论34-40
• 3.3.1 发泡剂种类及含量对搭接拉伸剪切强度的影响34-37
• 3.3.2 发泡剂型号及含量对搭接拉伸剪切强度的影响37-39
• 3.3.3 热分析39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 PTFE表层填充改性41-66
• 4.1 引言41
• 4.2 实验部分41-43
• 4.2.1 实验原料41-42
• 4.2.2 实验仪器42-43
• 4.2.3 实验步骤43
• 4.2.4 测试与表征43
• 4.3 实验结果与结论43-64
• 4.3.1 PTFE表层金属改性43-45
• 4.3.2 PTFE表层无机物改性45-49
• 4.3.3 PTFE表层有机物改性49-52
• 4.3.4 PTFE表层无机/有机复合改性52-64
• 4.4 本章小结64-66
• 结论66-68
• 展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文以及研究成果77

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本文编号：533204