制備并研究了不同配比的PTFE/ PI復(fù)合材料的熱性能及機(jī)械性能變化，并用掃描電鏡對(duì)其微觀形態(tài)進(jìn)行了觀察。結(jié)果表明：此復(fù)合材料的耐熱性及機(jī)械性能相對(duì)于聚四氟乙烯純樹脂有明顯的提高。維卡軟化溫度達(dá)到182℃，比基體樹脂純PTFE高90℃；初始分解溫度達(dá)到467℃，比基體樹脂純PTFE高11℃；熔融溫度基本穩(wěn)定在330℃左右；洛氏硬度提高27HRL；彎曲強(qiáng)度提高28 MPa。SEM表明：復(fù)合材料斷面出現(xiàn)韌窩狀形貌，PI起到輔助增韌作用。

       盡管目前已開發(fā)出許多具有優(yōu)良性能的工程塑料，但單一樹脂材料并不具備耐摩擦、和自潤(rùn)滑等綜合性能。將不同種類的聚合物共混，可獲得具有良好綜合性能的新型高分子材料。耐熱復(fù)合材料是一種在高溫下有望發(fā)揮其性能的材料，材料為了達(dá)到耐熱性的提高，長(zhǎng)壽命化，可靠性以及輕量化等，耐熱復(fù)合材料是不可缺少的關(guān)鍵材料，它也成為今后支撐地球環(huán)境問題及能量問題的解決、航空宇宙領(lǐng)域的重要材料。

　　本研究采用冷壓燒結(jié)的工藝制備了PTFE/PI復(fù)合材料，測(cè)試分析了PTFE/PI復(fù)合材料的熱性能及機(jī)械性能，為其在高性能先進(jìn)復(fù)合材料領(lǐng)域中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　1 實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1 主要原材料。聚四氟乙烯（PTFE）：平均粒徑 ≤5μm，表觀密度約0.56g/m2，沈陽(yáng)市天宇祥微粉廠；聚酰亞胺（PI）：粒徑約75μm，表觀密度約0.92/m2，常州建邦塑料制品有限公司。

　　1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備。

　　馬弗爐：TM0610型，天津馬福爾科技有限公司；平板硫化機(jī)：XLB 400×400×2E型，青島亞華機(jī)械有限公司；差動(dòng)熱分析儀：CDR-34P型，上海萬(wàn)衡精密儀器有限公司；維卡軟化點(diǎn)溫度測(cè)定儀：GB/T1634型，北京冠測(cè)精電儀器設(shè)備有限公司；熱重分析儀：TGA2000型，上海精密科學(xué)儀器有限公司；塑料洛氏硬度計(jì)：XHR-150型，上海萬(wàn)衡精密儀器有限公司；懸臂梁沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)：XJU-22型，承德試驗(yàn)機(jī)有限公司；微機(jī)萬(wàn)能控制電子實(shí)驗(yàn)機(jī)：RG2000-1型，上海研潤(rùn)光機(jī)科技有限公司。

　　1.3復(fù)合材料的制備。將原料烘干，按不同配比稱量（其中含100 phr PTFE）后，放入高速萬(wàn)能粉碎機(jī)中，經(jīng)高速攪拌均勻后放入自制模具中，采用平板硫化機(jī)冷壓成型，加壓至10MPa，保壓時(shí)間為2min，再脫模得到預(yù)成型樣品；將預(yù)成型樣品放入馬弗爐中，在380士5℃下燒結(jié)3h后，隨爐冷卻，經(jīng)磨飾加工，制得PTFE/PI復(fù)合材料試樣。

　　1.4 性能測(cè)試。維卡軟化溫度參照GB/T 1633-2000測(cè)試；差熱分析參照GB/DIN51004-1994測(cè)試；熱失重分析參照GB/T13021-1991測(cè)試；硬度參照GB/T 9342-1998測(cè)試；彎曲強(qiáng)度參照GB/T9341-2000測(cè)試；沖擊強(qiáng)度參照GB1043-79測(cè)試。對(duì)試樣噴金處理后， 對(duì)沖擊斷口形貌進(jìn)行分析。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 PTFE/PI復(fù)合材料的熱性能分析

　　⑴復(fù)合材料的維卡軟化溫度明顯提高，耐熱性得到顯著改善。隨PI的含量的增加維卡軟化溫度呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。當(dāng)PI含量為30phr時(shí)，維卡軟化溫度達(dá)到182℃，比純PTFE提高近90℃。由于PI是一類具有十分穩(wěn)定的芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)單元的耐熱性高分子材料，具有突出的熱穩(wěn)定性、耐高溫性，PI的加入在體系中成為剛性支撐相，增加了分子鏈的剛性，能夠使分子鏈不易移動(dòng)。PI與PTFE緊密結(jié)合在一起，形成了比較完整的一體結(jié)構(gòu)，有效地阻止復(fù)合材料塑性變形的發(fā)生，提高了材料的維卡軟化溫度。此外，PTFE屬于結(jié)晶性塑料，PI的加入，也有可能在某種程度上影響其結(jié)晶性及分子鏈的活動(dòng)度，從而有助于改善其耐熱性能。但PI含量過多，會(huì)減弱兩相間的相容性和界面粘結(jié)作用，破壞復(fù)合材料的整體性能，所以當(dāng)含量超過30phr時(shí)，材料的維卡軟化溫度略有降低。

　?、齐SPI含量的增加，復(fù)合材料差熱曲線的峰值位置沒有發(fā)生明顯的改變?？梢?，復(fù)合材料的熔融溫度隨PI含量的的變化不大，熔點(diǎn)基本穩(wěn)定在330℃左右（純PTFE熔點(diǎn)328℃）。復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能變化不大，可以認(rèn)為PI與基體樹脂PTFE的混合處于簡(jiǎn)單的物理混合狀態(tài)，起到物理交聯(lián)的作用。

　　⑶復(fù)合材料的TGA曲線略向高溫方向推移，純PTFE及PTFE/PI復(fù)合材料只有一個(gè)失重階段，并且?guī)缀醴纸鉃閾]發(fā)性組分，在450℃時(shí)，都沒有明顯失重現(xiàn)象。當(dāng)PI含量為40phr時(shí)，復(fù)合材料的初始分解溫度提高到467℃，比基體樹脂純PTFE高11℃；失重5%時(shí)熱分解溫度提高到526℃，比基體樹脂PTFE高6℃。由于PTFE本身具有C-F鍵，PI分子中含有大量的芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)，具有較高的熱穩(wěn)定性，PI的加入后，引入了較大比例的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其高耐熱溫度抑制了PTFE/PI復(fù)合材料的分解，使復(fù)合材料體系的高溫?zé)岱€(wěn)定性略有改善。

　　2.2 PTFE/PI復(fù)合材料的機(jī)械性能分析。復(fù)合材料的硬度呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。當(dāng)PI含量為20phr時(shí)，達(dá)到最大值67HRL，比基體樹脂純PTFE高27 HRL。該復(fù)合材料體系的硬度指以PTFE為基體，PI為增強(qiáng)相的整體所具有的力學(xué)性能，具有整體結(jié)構(gòu)硬度的含義。PI分子含有苯環(huán)，共混改性后，材料的剛性增強(qiáng)，韌性減小，抗形變能力增加，減少了塑性形變量，使硬度提高?；w樹脂PTFE基體在復(fù)合體系中起連接增強(qiáng)相，傳遞應(yīng)力的作用，隨共混物含量的增加，基體連接增強(qiáng)相、傳遞應(yīng)力的能力會(huì)有所下降，填料過多的加入會(huì)破壞復(fù)合材料體系的整體性能。

　 3 結(jié)論

?。?）PTFE/ PI復(fù)合材料的維卡軟化溫度達(dá)到182℃，比基體樹脂純PTFE高90℃；初始分解溫度達(dá)到467℃，比基體樹脂純PTFE高11℃；熔融溫度基本穩(wěn)定在330℃左右。復(fù)合材料體系具有良好的耐熱性。
　（2）PTFE/ PI復(fù)合材料的硬度比基體樹脂純PTFE高27 HRL；沖擊強(qiáng)度達(dá)到19 KJ/m2；彎曲強(qiáng)度達(dá)到54MPa，比基體樹脂純PTFE高29 MPa。復(fù)合材料體系具有良好的綜合機(jī)械性能。
　（3）PI加入后，復(fù)合材料體系斷面出現(xiàn)韌窩狀形貌，增大了斷面的粗糙度，材料斷裂前產(chǎn)生一定的形變，具有較高的強(qiáng)韌性能。