CN107189290A - 填充聚四氟乙烯板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种填充聚四氟乙烯板及其制备方法，其中填充聚四氟乙烯板制备方法，所述填充聚四氟乙烯板的基体相是聚四氟乙烯，添加相是石墨烯和碳纤维，其中石墨烯添加量是聚四氟乙烯重量的0.3%，碳纤维添加量是聚四氟乙烯重量的10%；所述制备方法包括以下步骤：1）将基体相和添加相组成的混合料在保护气氛下进行球磨；2）将球磨好的混合料进行成型，得到初级板料；3）将初级板料进行烧结，得到填充聚四氟乙烯板。依据本发明制备的填充聚四乙烯班能够有效提高桥梁支座的使用寿命。

Description

填充聚四氟乙烯板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种填充聚四氟乙烯板，以及该填充聚四氟乙烯板的制备方法。
背景技术
桥梁支座一般具有上支座板和下支座板，以及介于上支座板和下支座板间的摩擦结构，摩擦结构的一种介质是聚四氟乙烯，聚四氟乙烯广泛的应用于桥梁支座，在于聚四氟乙烯不仅具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，并且其摩擦系数极低，从而可以提供桥梁支座滑移的摩擦面之一。
由于桥梁支座属于重载部件，需要承载例如桥梁梁体等重量非常大的载荷。尽管聚四氟乙烯具有比较小的摩擦系数和比较好的耐磨性能，但由于工况恶劣，聚四氟乙烯板也比较容易失效，因此有必要进一步对聚四氟乙烯板进行进一步的改进。
“石墨填充聚四氟乙烯基复合材料的摩擦学性能”（《润滑与密封》2006年4月，第四期（总第176期），李文忠等，哈尔滨工业大学机电工程学院），提出对聚四氟乙烯采用机械共混、冷压成型、烧的制备石墨填充聚四氟乙烯基复合材料的方法，该复合材料即被简称为填充聚四氟乙烯，具有更加良好的耐磨性能。
中国专利文献CN101492906A公开了一种填充聚四氟乙烯复合夹层滑板及其制备方法，其中，该专利文献中的填充聚四氟乙烯板只使用增强纤维，增强纤维的作用只是提高聚四氟乙烯基体的强度，但对于耐磨性提高有限。在上段还提到石墨填充，石墨则从耐磨性能方面对聚四氟乙烯具有比较高的价值，关键在于以聚四氟乙烯为基体，进一步掺加石墨以及纤维的工艺步骤和工艺参数需要进一步的研究。
此外，关于中国专利文献CN101492906A，所生成的填充聚四氟乙烯复合夹层滑板中的填充聚四氟乙烯板介于普通聚四氟乙烯板中间，可以显而易见的确定，填充聚四氟乙烯并不与其他滑板件接合，因此，其所体现的主要是抗压等机械性能，与耐磨性能无关，用以提供摩擦的界面仍然是常规聚四氟乙烯。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够直接作为桥梁支座摩擦板并具有良好摩擦性能和机械强度的填充聚四氟乙烯板，本发明还提供了一种该填充聚四氟乙烯板的制备方法。
依据本发明的实施例，提供一种填充聚四氟乙烯板制备方法，所述填充聚四氟乙烯板的基体相是聚四氟乙烯，添加相是石墨烯和碳纤维，其中石墨烯添加量是聚四氟乙烯重量的0.3%，碳纤维添加量是聚四氟乙烯重量的10%；
所述制备方法包括以下步骤：
1）将基体相和添加相组成的混合料在保护气氛下进行球磨；
2）将球磨好的混合料进行成型，得到初级板料；
3）将初级板料进行烧结，得到填充聚四氟乙烯板。
上述填充聚四氟乙烯板制备方法，可选地，在进行球磨前，先对添加相使用偶联剂进行处理。
可选地，所述偶联剂为KH-550硅烷偶联剂。
可选地，添加相使用偶联剂进行处理的方法是分别对碳纤维和石墨烯使用同样的方法进行处理，且处理方法是：
配置偶联溶液：以水和无水乙醇为溶剂，溶解偶联剂，配比以重量计水：无水乙醇：硅烷偶联剂=1~2:13~15:3~5；
将碳纤维或石墨烯倒入配好的偶联溶液，置入超声振荡器进行震荡；
然后将碳纤维或石墨烯从偶联溶液中取出后干燥；
将干燥后的碳纤维或石墨烯研磨成粉末，过筛，备用；
其中，过筛所使用筛网为200目筛网。
可选地，水：无水乙醇：KH-550硅烷偶联剂=1:7:2。
可选地，超声振荡器的震荡时间不少于4分钟，且不大于6分钟。
可选地，步骤2）所进行的成型为冷压成型，将球磨好的料填入给定的模具，匀速加压，且加压到给定的最大压力后进行不少于8min的保压。
可选地，匀速加压的加压速度为10MPa/min；
最大压力为130MPa；
保压时间为10min。
可选地，所述碳纤维为50微米短纤维；
聚四氟乙烯为200目模压粉。
依据本发明的实施例，还提供了一种使用前述的填充聚四氟乙烯板制备方法制备的填充聚四氟乙烯板。
依据本发明的实施例，所制备的填充聚四氟乙烯板相比于传统的纯聚四氟乙烯板，具备更强的机械性能，与钢材间的摩擦系数更低。
具体实施方式
桥梁支座上的聚四氟乙烯部件主要有两处，其一是聚四氟乙烯板，另一是球型桥梁支座中所使用的球冠聚四氟乙烯板。在本发明的实施例中，所涉及的聚四氟乙烯部件是聚四氟乙烯板，在桥梁支座中，与聚四氟乙烯板间构成摩擦结构的是不锈钢板，该不锈钢板又称梁底不锈钢板，该摩擦结构的摩擦系数一般低于0.15，通过在摩擦界面填入润滑剂，可以改善摩擦系数，摩擦系数最低可以做到0.10。
在本发明的实施例中，所涉及的摩擦系数是指与梁底不锈钢板间的摩擦系数。
实施例1：
实施例1中填充聚四氟乙烯板的制备方法，具体步骤为：
（1）备料：按照给定的配方进行备料，主要配料是石墨烯、碳纤维和聚四氟乙烯，其中，石墨烯优选氧化石墨烯，碳纤维优选为50微米短纤维，聚四氟乙烯则采用粒度为200目的模压粉。
聚四氟乙烯为基体相，石墨烯和碳纤维为添加相。
（2）先对碳纤维和石墨烯进行处理，处理方法是对石墨烯和碳纤维都经KH-550硅烷偶联剂处理，处理过程为配制水:无水乙醇：硅烷偶联剂KH-550=1:14:5溶液（以重量计），用玻璃棒搅拌均匀。把待处理的石墨烯倒入配制好的溶液容器中，将容器置入超声波振荡器中震荡5min，然后将石墨烯从溶液中通过过滤方式滤出，然后将滤出的石墨烯放入鼓风干燥箱中干燥，把干燥后的材料研磨成粉末，过筛，备用。筛子为200目。
碳纤维处理过程与石墨烯相同。
（3）称量材料，石墨烯3份，碳纤维10份，聚四氟乙烯粉末87份。
（4）将称量好的材料放入球磨罐中球磨，先抽真空再充氩气，氩气浓度保证在0.75MPa，过高或者过低都会使球磨效果降低；球磨时间100min，转速选择180r/min，球料比为5：1。
（5）将球磨好的料放入给定的冷压模具中冷压成型，以10MPa/min的速度均匀加压，确保料中的空气泡完全被挤出，加压至130MPa，保压10min，得到初级填充聚四氟乙烯板。
（6）将冷压成型后制备的初级填充聚四氟乙烯板放入箱式电炉中烧结，烧结工艺为以60℃/h的速度升温至327℃，327℃保温30min，然后以60℃/h的升温速度至370℃，保温2h，然后随炉冷却，得到填充聚四氟乙烯板。
通过实验可以看出，机械性能得到极大提高，如下表1
表1
实施例1所制备的填充聚四氟乙烯板的摩擦系数为0.11，在不添加润滑剂的条件下，相比于纯聚四氟乙烯板具有良好的摩擦性能。
实施例2：
实施例2中填充聚四氟乙烯板的制备方法，具体步骤为：
（1）备料：按照给定的配方进行备料，主要配料是石墨烯、碳纤维和聚四氟乙烯，其中，石墨烯优选氧化石墨烯，碳纤维优选为50微米短纤维，聚四氟乙烯则采用粒度为200目的模压粉。
聚四氟乙烯为基体相，石墨烯和碳纤维为添加相。
（2）先对碳纤维和石墨烯进行处理，处理方法是对石墨烯和碳纤维都经KH-550硅烷偶联剂处理，处理过程为配制水:无水乙醇：硅烷偶联剂KH-550=1:15:4溶液（以重量计），用玻璃棒搅拌均匀。把待处理的石墨烯倒入配制好的溶液容器中，将容器置入超声波振荡器中震荡5min，然后将石墨烯从溶液中通过过滤方式滤出，然后将滤出的石墨烯放入鼓风干燥箱中干燥，把干燥后的材料研磨成粉末，过筛，备用。筛子为200目。
碳纤维处理过程与石墨烯相同。
（3）称量材料，石墨烯3份，碳纤维10份，聚四氟乙烯粉末87份。
（4）将称量好的材料放入球磨罐中球磨，先抽真空再充氩气，氩气浓度保证在0.75MPa，过高或者过低都会使球磨效果降低；球磨时间100min，转速选择180r/min，球料比为5：1。
（5）将球磨好的料放入给定的冷压模具中冷压成型，以10MPa/min的速度均匀加压，确保料中的空气泡完全被挤出，加压至130MPa，保压10min，得到初级填充聚四氟乙烯板。
（6）将冷压成型后制备的初级填充聚四氟乙烯板放入箱式电炉中烧结，烧结工艺为以60℃/h的速度升温至327℃，327℃保温30min，然后以60℃/h的升温速度至370℃，保温2h，然后随炉冷却，得到填充聚四氟乙烯板。
通过实验可以看出，机械性能得到极大提高，如表2。
表2：
实施例2所制备的填充聚四氟乙烯板的摩擦系数为0.11，在不添加润滑剂的条件下，相比于纯聚四氟乙烯板具有良好的摩擦性能。
实施例3：
实施例3填充聚四氟乙烯板的制备方法，具体步骤为：
（1）备料：按照给定的配方进行备料，主要配料是石墨烯、碳纤维和聚四氟乙烯，其中，石墨烯优选氧化石墨烯，碳纤维优选为50微米短纤维，聚四氟乙烯则采用粒度为200目的模压粉。
聚四氟乙烯为基体相，石墨烯和碳纤维为添加相。
（2）先对碳纤维和石墨烯进行处理，处理方法是对石墨烯和碳纤维都经KH-550硅烷偶联剂处理，处理过程为配制水:无水乙醇：硅烷偶联剂KH-550=1:14:5溶液（以重量计），用玻璃棒搅拌均匀。把待处理的石墨烯倒入配制好的溶液容器中，将容器置入超声波振荡器中震荡5min，然后将石墨烯从溶液中通过过滤方式滤出，然后将滤出的石墨烯放入鼓风干燥箱中干燥，把干燥后的材料研磨成粉末，过筛，备用。筛子为200目。
（3）称量材料，石墨烯3份，碳纤维10份，聚四氟乙烯粉末87份。
（4）将称量好的材料放入球磨罐中球磨，先抽真空再充氩气，氩气浓度保证在0.75MPa，过高或者过低都会使球磨效果降低；球磨时间100min，转速选择180r/min，球料比为5：1。
（5）将球磨好的料放入给定的冷压模具中冷压成型，以10MPa/min的速度均匀加压，确保料中的空气泡完全被挤出，加压至130MPa，保压10min，得到初级填充聚四氟乙烯板。
（6）将冷压成型后制备的初级填充聚四氟乙烯板放入箱式电炉中烧结，烧结工艺为以60℃/h的速度升温至327℃，327℃保温30min，然后以60℃/h的升温速度至370℃，保温2h，然后随炉冷却，得到填充聚四氟乙烯板。
通过实验可以看出，机械性能得到极大提高，如表3。
表3
实施例3所制备的填充聚四氟乙烯板的摩擦系数为0.07，在不添加润滑剂的条件下，相比于纯聚四氟乙烯板具有良好的摩擦性能。
实施例4：
实施例4填充聚四氟乙烯板的制备方法，具体步骤为：
（1）备料：按照给定的配方进行备料，主要配料是石墨烯、碳纤维和聚四氟乙烯，其中，石墨烯优选氧化石墨烯，碳纤维优选为50微米短纤维，聚四氟乙烯则采用粒度为200目的模压粉。
聚四氟乙烯为基体相，石墨烯和碳纤维为添加相。
（2）先对碳纤维和石墨烯进行处理，处理方法是对石墨烯和碳纤维都经KH-550硅烷偶联剂处理，处理过程为配制水:无水乙醇：硅烷偶联剂KH-550=1:15:4溶液（以重量计），用玻璃棒搅拌均匀。把待处理的石墨烯倒入配制好的溶液容器中，将容器置入超声波振荡器中震荡5min，然后将石墨烯从溶液中通过过滤方式滤出，然后将滤出的石墨烯放入鼓风干燥箱中干燥，把干燥后的材料研磨成粉末，过筛，备用。筛子为200目。
（3）称量材料，石墨烯3份，碳纤维10份，聚四氟乙烯粉末87份。
（4）将称量好的材料放入球磨罐中球磨，先抽真空再充氩气，氩气浓度保证在0.75MPa，过高或者过低都会使球磨效果降低；球磨时间100min，转速选择180r/min，球料比为5：1。
（5）将球磨好的料放入给定的冷压模具中冷压成型，以10MPa/min的速度均匀加压，确保料中的空气泡完全被挤出，加压至130MPa，保压10min，得到初级填充聚四氟乙烯板。
（6）将冷压成型后制备的初级填充聚四氟乙烯板放入箱式电炉中烧结，烧结工艺为以60℃/h的速度升温至327℃，327℃保温30min，然后以60℃/h的升温速度至370℃，保温2h，然后随炉冷却，得到填充聚四氟乙烯板。
通过实验可以看出，机械性能得到极大提高，如表4。
表4
实施例4所制备的填充聚四氟乙烯板的摩擦系数为0.10，在不添加润滑剂的条件下，相比于纯聚四氟乙烯板具有良好的摩擦性能。
实施例5：
实施例5填充聚四氟乙烯板的制备方法，具体步骤为：
（1）备料：按照给定的配方进行备料，主要配料是石墨烯、碳纤维和聚四氟乙烯，其中，石墨烯优选氧化石墨烯，碳纤维优选为50微米短纤维，聚四氟乙烯则采用粒度为200目的模压粉。
聚四氟乙烯为基体相，石墨烯和碳纤维为添加相。
（2）先对碳纤维和石墨烯进行处理，处理方法是对石墨烯和碳纤维都经KH-550硅烷偶联剂处理，处理过程为配制水:无水乙醇：硅烷偶联剂KH-550=1:14:5溶液（以重量计），用玻璃棒搅拌均匀。把待处理的石墨烯倒入配制好的溶液容器中，将容器置入超声波振荡器中震荡5min，然后将石墨烯从溶液中通过过滤方式滤出，然后将滤出的石墨烯放入鼓风干燥箱中干燥，把干燥后的材料研磨成粉末，过筛，备用。筛子为200目。
（3）称量材料，石墨烯3份，碳纤维10份，聚四氟乙烯粉末87份。
（4）将称量好的材料放入球磨罐中球磨，先抽真空再充氩气，氩气浓度保证在0.75MPa，过高或者过低都会使球磨效果降低；球磨时间100min，转速选择180r/min，球料比为10：1。
（5）将球磨好的料放入给定的冷压模具中冷压成型，以10MPa/min的速度均匀加压，确保料中的空气泡完全被挤出，加压至130MPa，保压10min，得到初级填充聚四氟乙烯板。
（6）将冷压成型后制备的初级填充聚四氟乙烯板放入箱式电炉中烧结，烧结工艺为以60℃/h的速度升温至327℃，327℃保温30min，然后以60℃/h的升温速度至370℃，保温2h，然后随炉冷却，得到填充聚四氟乙烯板。
通过实验可以看出，机械性能得到极大提高，如表5。
表5
实施例5所制备的填充聚四氟乙烯板的摩擦系数为0.09，在不添加润滑剂的条件下，相比于纯聚四氟乙烯板具有良好的摩擦性能。
实施例6：
实施例6填充聚四氟乙烯板的制备方法，具体步骤为：
（1）备料：按照给定的配方进行备料，主要配料是石墨烯、碳纤维和聚四氟乙烯，其中，石墨烯优选氧化石墨烯，碳纤维优选为50微米短纤维，聚四氟乙烯则采用粒度为200目的模压粉。
聚四氟乙烯为基体相，石墨烯和碳纤维为添加相。
（2）先对碳纤维和石墨烯进行处理，处理方法是对石墨烯和碳纤维都经KH-550硅烷偶联剂处理，处理过程为配制水:无水乙醇：硅烷偶联剂KH-550=1:14:5溶液（以重量计），用玻璃棒搅拌均匀。把待处理的石墨烯倒入配制好的溶液容器中，将容器置入超声波振荡器中震荡5min，然后将石墨烯从溶液中通过过滤方式滤出，然后将滤出的石墨烯放入鼓风干燥箱中干燥，把干燥后的材料研磨成粉末，过筛，备用。筛子为200目。
（3）称量材料，石墨烯3份，碳纤维10份，聚四氟乙烯粉末87份。
（4）将称量好的材料放入球磨罐中球磨，先抽真空再充氩气，氩气浓度保证在0.75MPa，过高或者过低都会使球磨效果降低；球磨时间140min，转速选择180r/min，球料比为10：1。
（5）将球磨好的料放入给定的冷压模具中冷压成型，以10MPa/min的速度均匀加压，确保料中的空气泡完全被挤出，加压至130MPa，保压10min，得到初级填充聚四氟乙烯板。
（6）将冷压成型后制备的初级填充聚四氟乙烯板放入箱式电炉中烧结，烧结工艺为以60℃/h的速度升温至327℃，327℃保温30min，然后以60℃/h的升温速度至370℃，保温2h，然后随炉冷却，得到填充聚四氟乙烯板。
通过实验可以看出，机械性能得到极大提高，如表6。
表6
实施例6所制备的填充聚四氟乙烯板的摩擦系数为0.07，在不添加润滑剂的条件下，相比于纯聚四氟乙烯板具有良好的摩擦性能。
实施例7：
实施例7填充聚四氟乙烯板的制备方法，具体步骤为：
（1）备料：按照给定的配方进行备料，主要配料是石墨烯、碳纤维和聚四氟乙烯，其中，石墨烯优选氧化石墨烯，碳纤维优选为50微米短纤维，聚四氟乙烯则采用粒度为200目的模压粉。
聚四氟乙烯为基体相，石墨烯和碳纤维为添加相。
（2）先对碳纤维和石墨烯进行处理，处理方法是对石墨烯和碳纤维都经KH-550硅烷偶联剂处理，处理过程为配制水:无水乙醇：硅烷偶联剂KH-550=1:14:5溶液（以重量计），用玻璃棒搅拌均匀。把待处理的石墨烯倒入配制好的溶液容器中，将容器置入超声波振荡器中震荡5min，然后将石墨烯从溶液中通过过滤方式滤出，然后将滤出的石墨烯放入鼓风干燥箱中干燥，把干燥后的材料研磨成粉末，过筛，备用。筛子为200目。
（3）称量材料，石墨烯3份，碳纤维10份，聚四氟乙烯粉末87份。
（4）将称量好的材料放入球磨罐中球磨，先抽真空再充氩气，氩气浓度保证在0.75MPa，过高或者过低都会使球磨效果降低；球磨时间140min，转速选择180r/min，球料比为10：1。
（5）将球磨好的料放入给定的冷压模具中冷压成型，以10MPa/min的速度均匀加压，确保料中的空气泡完全被挤出，加压至130MPa，保压10min，得到初级填充聚四氟乙烯板。
（6）将冷压成型后制备的初级填充聚四氟乙烯板放入箱式电炉中烧结，烧结工艺为以60℃/h的速度升温至327℃，327℃保温30min，然后以60℃/h的升温速度至370℃，保温2h，然后随炉冷却，得到填充聚四氟乙烯板。
通过实验可以看出，机械性能得到极大提高，如表7。
表7
实施例7所制备的填充聚四氟乙烯板的摩擦系数为0.07，在不添加润滑剂的条件下，相比于纯聚四氟乙烯板具有良好的摩擦性能。
实施例8：
实施例8填充聚四氟乙烯板的制备方法，具体步骤为：
（1）备料：按照给定的配方进行备料，主要配料是石墨烯、碳纤维和聚四氟乙烯，其中，石墨烯优选氧化石墨烯，碳纤维优选为50微米短纤维，聚四氟乙烯则采用粒度为200目的模压粉。
聚四氟乙烯为基体相，石墨烯和碳纤维为添加相。
（2）先对碳纤维和石墨烯进行处理，处理方法是对石墨烯和碳纤维都经KH-550硅烷偶联剂处理，处理过程为配制水:无水乙醇：硅烷偶联剂KH-550=1:15:4溶液（以重量计），用玻璃棒搅拌均匀。把待处理的石墨烯倒入配制好的溶液容器中，将容器置入超声波振荡器中震荡5min，然后将石墨烯从溶液中通过过滤方式滤出，然后将滤出的石墨烯放入鼓风干燥箱中干燥，把干燥后的材料研磨成粉末，过筛，备用。筛子为200目。
（3）称量材料，石墨烯3份，碳纤维10份，聚四氟乙烯粉末87份。
（4）将称量好的材料放入球磨罐中球磨，先抽真空再充氩气，氩气浓度保证在0.75MPa，过高或者过低都会使球磨效果降低；球磨时间140min，转速选择180r/min，球料比为10：1。
（5）将球磨好的料放入给定的冷压模具中冷压成型，以10MPa/min的速度均匀加压，确保料中的空气泡完全被挤出，加压至130MPa，保压10min，得到初级填充聚四氟乙烯板。
（6）将冷压成型后制备的初级填充聚四氟乙烯板放入箱式电炉中烧结，烧结工艺为以60℃/h的速度升温至327℃，327℃保温30min，然后以60℃/h的升温速度至370℃，保温2h，然后随炉冷却，得到填充聚四氟乙烯板。
通过实验可以看出，机械性能得到极大提高，如表8。
表8
实施例8所制备的填充聚四氟乙烯板的摩擦系数为0.07，在不添加润滑剂的条件下，相比于纯聚四氟乙烯板具有良好的摩擦性能。
实施例9：
实施例9填充聚四氟乙烯板的制备方法，具体步骤为：
（1）备料：按照给定的配方进行备料，主要配料是石墨烯、碳纤维和聚四氟乙烯，其中，石墨烯优选氧化石墨烯，碳纤维优选为50微米短纤维，聚四氟乙烯则采用粒度为200目的模压粉。
聚四氟乙烯为基体相，石墨烯和碳纤维为添加相。
（2）先对碳纤维和石墨烯进行处理，处理方法是对石墨烯和碳纤维都经KH-550硅烷偶联剂处理，处理过程为配制水:无水乙醇：硅烷偶联剂KH-550=1:14:5溶液（以重量计），用玻璃棒搅拌均匀。把待处理的石墨烯倒入配制好的溶液容器中，将容器置入超声波振荡器中震荡5min，然后将石墨烯从溶液中通过过滤方式滤出，然后将滤出的石墨烯放入鼓风干燥箱中干燥，把干燥后的材料研磨成粉末，过筛，备用。筛子为200目。
（3）称量材料，石墨烯3份，碳纤维10份，聚四氟乙烯粉末87份。
（4）将称量好的材料放入球磨罐中球磨，先抽真空再充氩气，氩气浓度保证在0.75MPa，过高或者过低都会使球磨效果降低；球磨时间100min，转速选择190r/min，球料比为7：1。
（5）将球磨好的料放入给定的冷压模具中冷压成型，以10MPa/min的速度均匀加压，确保料中的空气泡完全被挤出，加压至130MPa，保压10min，得到初级填充聚四氟乙烯板。
（6）将冷压成型后制备的初级填充聚四氟乙烯板放入箱式电炉中烧结，烧结工艺为以60℃/h的速度升温至327℃，327℃保温30min，然后以60℃/h的升温速度至370℃，保温2h，然后随炉冷却，得到填充聚四氟乙烯板。
通过实验可以看出，机械性能得到极大提高，如表9。
表9
实施例9所制备的填充聚四氟乙烯板的摩擦系数为0.08，在不添加润滑剂的条件下，相比于纯聚四氟乙烯板具有良好的摩擦性能。
实施例10：
实施例10填充聚四氟乙烯板的制备方法，具体步骤为：
（1）备料：按照给定的配方进行备料，主要配料是石墨烯、碳纤维和聚四氟乙烯，其中，石墨烯优选氧化石墨烯，碳纤维优选为50微米短纤维，聚四氟乙烯则采用粒度为200目的模压粉。
聚四氟乙烯为基体相，石墨烯和碳纤维为添加相。
（2）先对碳纤维和石墨烯进行处理，处理方法是对石墨烯和碳纤维都经KH-550硅烷偶联剂处理，处理过程为配制水:无水乙醇：硅烷偶联剂KH-550=1:15:4溶液（以重量计），用玻璃棒搅拌均匀。把待处理的石墨烯倒入配制好的溶液容器中，将容器置入超声波振荡器中震荡5min，然后将石墨烯从溶液中通过过滤方式滤出，然后将滤出的石墨烯放入鼓风干燥箱中干燥，把干燥后的材料研磨成粉末，过筛，备用。筛子为200目。
（3）称量材料，石墨烯3份，碳纤维10份，聚四氟乙烯粉末87份。
（4）将称量好的材料放入球磨罐中球磨，先抽真空再充氩气，氩气浓度保证在0.75MPa，过高或者过低都会使球磨效果降低；球磨时间100min，转速选择190r/min，球料比为7：1。
（5）将球磨好的料放入给定的冷压模具中冷压成型，以10MPa/min的速度均匀加压，确保料中的空气泡完全被挤出，加压至130MPa，保压10min，得到初级填充聚四氟乙烯板。
（6）将冷压成型后制备的初级填充聚四氟乙烯板放入箱式电炉中烧结，烧结工艺为以60℃/h的速度升温至327℃，327℃保温30min，然后以60℃/h的升温速度至370℃，保温2h，然后随炉冷却，得到填充聚四氟乙烯板。
通过实验可以看出，机械性能得到极大提高，如表10。
表10
实施例10所制备的填充聚四氟乙烯板的摩擦系数为0.08，在不添加润滑剂的条件下，相比于纯聚四氟乙烯板具有良好的摩擦性能。
实施例11：
实施例11填充聚四氟乙烯板的制备方法，具体步骤为：
（1）备料：按照给定的配方进行备料，主要配料是石墨烯、碳纤维和聚四氟乙烯，其中，石墨烯优选氧化石墨烯，碳纤维优选为50微米短纤维，聚四氟乙烯则采用粒度为200目的模压粉。
聚四氟乙烯为基体相，石墨烯和碳纤维为添加相。
（2）先对碳纤维和石墨烯进行处理，处理方法是对石墨烯和碳纤维都经KH-550硅烷偶联剂处理，处理过程为配制水:无水乙醇：硅烷偶联剂KH-550=1:15:4溶液（以重量计），用玻璃棒搅拌均匀。把待处理的石墨烯倒入配制好的溶液容器中，将容器置入超声波振荡器中震荡5min，然后将石墨烯从溶液中通过过滤方式滤出，然后将滤出的石墨烯放入鼓风干燥箱中干燥，把干燥后的材料研磨成粉末，过筛，备用。筛子为200目。
（3）称量材料，石墨烯3份，碳纤维10份，聚四氟乙烯粉末87份。
（4）将称量好的材料放入球磨罐中球磨，先抽真空再充氩气，氩气浓度保证在0.75MPa，过高或者过低都会使球磨效果降低；球磨时间100min，转速选择190r/min，球料比为7：1。
（5）将球磨好的料放入给定的冷压模具中冷压成型，以10MPa/min的速度均匀加压，确保料中的空气泡完全被挤出，加压至130MPa，保压10min，得到初级填充聚四氟乙烯板。
（6）将冷压成型后制备的初级填充聚四氟乙烯板放入箱式电炉中烧结，烧结工艺为以60℃/h的速度升温至327℃，327℃保温30min，然后以60℃/h的升温速度至370℃，保温2h，然后随炉冷却，得到填充聚四氟乙烯板。
通过实验可以看出，机械性能得到极大提高，如表11。
表11
实施例11所制备的填充聚四氟乙烯板的摩擦系数为0.10，在不添加润滑剂的条件下，相比于纯聚四氟乙烯板具有良好的摩擦性能。
实施例12：
实施例12填充聚四氟乙烯板的制备方法，具体步骤为：
（1）备料：按照给定的配方进行备料，主要配料是石墨烯、碳纤维和聚四氟乙烯，其中，石墨烯优选氧化石墨烯，碳纤维优选为50微米短纤维，聚四氟乙烯则采用粒度为200目的模压粉。
聚四氟乙烯为基体相，石墨烯和碳纤维为添加相。
（2）先对碳纤维和石墨烯进行处理，处理方法是对石墨烯和碳纤维都经KH-550硅烷偶联剂处理，处理过程为配制水:无水乙醇：硅烷偶联剂KH-550=1:15:4溶液（以重量计），用玻璃棒搅拌均匀。把待处理的石墨烯倒入配制好的溶液容器中，将容器置入超声波振荡器中震荡5min，然后将石墨烯从溶液中通过过滤方式滤出，然后将滤出的石墨烯放入鼓风干燥箱中干燥，把干燥后的材料研磨成粉末，过筛，备用。筛子为200目。
（3）称量材料，石墨烯3份，碳纤维10份，聚四氟乙烯粉末87份。
（4）将称量好的材料放入球磨罐中球磨，先抽真空再充氩气，氩气浓度保证在0.75MPa，过高或者过低都会使球磨效果降低；球磨时间100min，转速选择190r/min，球料比为7：1。
（5）将球磨好的料放入给定的冷压模具中冷压成型，以10MPa/min的速度均匀加压，确保料中的空气泡完全被挤出，加压至130MPa，保压10min，得到初级填充聚四氟乙烯板。
（6）将冷压成型后制备的初级填充聚四氟乙烯板放入箱式电炉中烧结，烧结工艺为以60℃/h的速度升温至327℃，327℃保温30min，然后以60℃/h的升温速度至370℃，保温2h，然后随炉冷却，得到填充聚四氟乙烯板。
通过实验可以看出，机械性能得到极大提高，如表12。
表12
实施例12所制备的填充聚四氟乙烯板的摩擦系数为0.09，在不添加润滑剂的条件下，相比于纯聚四氟乙烯板具有良好的摩擦性能。

Claims (10)

1.一种填充聚四氟乙烯板制备方法，其特征在于，所述填充聚四氟乙烯板的基体相是聚四氟乙烯，添加相是石墨烯和碳纤维，其中石墨烯添加量是聚四氟乙烯重量的0.3%，碳纤维添加量是聚四氟乙烯重量的10%；
所述制备方法包括以下步骤：
1）将基体相和添加相组成的混合料在保护气氛下进行球磨；
2）将球磨好的混合料进行成型，得到初级板料；
3）将初级板料进行烧结，得到填充聚四氟乙烯板。
2.根据权利要求1所述的填充聚四氟乙烯板制备方法，其特征在于，在进行球磨前，先对添加相使用偶联剂进行处理。
3.根据权利要求2所述的填充聚四氟乙烯板制备方法，其特征在于，所述偶联剂为KH-550硅烷偶联剂。
4.根据权利要求2或3所述的填充聚四氟乙烯板制备方法，其特征在于，添加相使用偶联剂进行处理的方法是分别对碳纤维和石墨烯使用同样的方法进行处理，且处理方法是：
配置偶联溶液：以水和无水乙醇为溶剂，溶解偶联剂，配比以重量计，水：无水乙醇：KH-550硅烷偶联剂=1~2:13~15:3~5；
将碳纤维或石墨烯倒入配好的偶联溶液，置入超声振荡器进行震荡；
然后将碳纤维或石墨烯从偶联溶液中取出后干燥；
将干燥后的碳纤维或石墨烯研磨成粉末，过筛，备用；
其中，过筛所使用筛网为200目筛网。
5.根据权利要求4所述的填充聚四氟乙烯板制备方法，其特征在于，水：无水乙醇：硅烷偶联剂=1:7:2。
6.根据权利要求4所述的填充聚四氟乙烯板制备方法，其特征在于，超声振荡器的震荡时间不少于4分钟，且不大于6分钟。
7.根据权利要求1所述的填充聚四氟乙烯板制备方法，其特征在于，步骤2）所进行的成型为冷压成型，将球磨好的料填入给定的模具，匀速加压，且加压到给定的最大压力后进行不少于8min的保压。
8.根据权利要求7所述的填充聚四氟乙烯板制备方法，其特征在于，匀速加压的加压速度为10MPa/min；
最大压力为130MPa；
保压时间为10min。
9.根据权利要求1所述的填充聚四氟乙烯板制备方法，其特征在于，所述碳纤维为50微米短纤维；
聚四氟乙烯为200目模压粉。
10.一种使用权利要求1~9任一所述的填充聚四氟乙烯板制备方法制备的填充聚四氟乙烯板。
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