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

       盡管目前已開發出許多具有優良性能的工程塑料，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。耐熱復合材料是一種在高溫下有望發揮其性能的材料，材料為了達到耐熱性的提高，長壽命化，可靠性以及輕量化等，耐熱復合材料是不可缺少的關鍵材料，它也成為今后支撐地球環境問題及能量問題的解決、航空宇宙領域的重要材料。

　　本研究采用冷壓燒結的工藝制備了PTFE/PI復合材料，測試分析了PTFE/PI復合材料的熱性能及機械性能，為其在高性能先進復合材料領域中的應用提供理論依據。
　　1 實驗部分

　　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 實驗儀器及設備。

　　馬弗爐：TM0610型，天津馬福爾科技有限公司；平板硫化機：XLB 400×400×2E型，青島亞華機械有限公司；差動熱分析儀：CDR-34P型，上海萬衡精密儀器有限公司；維卡軟化點溫度測定儀：GB/T1634型，北京冠測精電儀器設備有限公司；熱重分析儀：TGA2000型，上海精密科學儀器有限公司；塑料洛氏硬度計：XHR-150型，上海萬衡精密儀器有限公司；懸臂梁沖擊實驗機：XJU-22型，承德試驗機有限公司；微機萬能控制電子實驗機：RG2000-1型，上海研潤光機科技有限公司。

　　1.3復合材料的制備。將原料烘干，按不同配比稱量（其中含100 phr PTFE）后，放入高速萬能粉碎機中，經高速攪拌均勻后放入自制模具中，采用平板硫化機冷壓成型，加壓至10MPa，保壓時間為2min，再脫模得到預成型樣品；將預成型樣品放入馬弗爐中，在380士5℃下燒結3h后，隨爐冷卻，經磨飾加工，制得PTFE/PI復合材料試樣。

　　1.4 性能測試。維卡軟化溫度參照GB/T 1633-2000測試；差熱分析參照GB/DIN51004-1994測試；熱失重分析參照GB/T13021-1991測試；硬度參照GB/T 9342-1998測試；彎曲強度參照GB/T9341-2000測試；沖擊強度參照GB1043-79測試。對試樣噴金處理后， 對沖擊斷口形貌進行分析。

　　2 結果與討論

　　2.1 PTFE/PI復合材料的熱性能分析

　　⑴復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先增加后減小的趨勢。當PI含量為30phr時，維卡軟化溫度達到182℃，比純PTFE提高近90℃。由于PI是一類具有十分穩定的芳雜環結構單元的耐熱性高分子材料，具有突出的熱穩定性、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。PI與PTFE緊密結合在一起，形成了比較完整的一體結構，有效地阻止復合材料塑性變形的發生，提高了材料的維卡軟化溫度。此外，PTFE屬于結晶性塑料，PI的加入，也有可能在某種程度上影響其結晶性及分子鏈的活動度，從而有助于改善其耐熱性能。但PI含量過多，會減弱兩相間的相容性和界面粘結作用，破壞復合材料的整體性能，所以當含量超過30phr時，材料的維卡軟化溫度略有降低。

　　⑵隨PI含量的增加，復合材料差熱曲線的峰值位置沒有發生明顯的改變。可見，復合材料的熔融溫度隨PI含量的的變化不大，熔點基本穩定在330℃左右（純PTFE熔點328℃）。復合材料的熱穩定性能變化不大，可以認為PI與基體樹脂PTFE的混合處于簡單的物理混合狀態，起到物理交聯的作用。

　　⑶復合材料的TGA曲線略向高溫方向推移，純PTFE及PTFE/PI復合材料只有一個失重階段，并且幾乎分解為揮發性組分，在450℃時，都沒有明顯失重現象。當PI含量為40phr時，復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結構，具有較高的熱穩定性，PI的加入后，引入了較大比例的環狀結構，其高耐熱溫度抑制了PTFE/PI復合材料的分解，使復合材料體系的高溫熱穩定性略有改善。

　　2.2 PTFE/PI復合材料的機械性能分析。復合材料的硬度呈現先增加后減小的趨勢。當PI含量為20phr時，達到最大值67HRL，比基體樹脂純PTFE高27 HRL。該復合材料體系的硬度指以PTFE為基體，PI為增強相的整體所具有的力學性能，具有整體結構硬度的含義。PI分子含有苯環，共混改性后，材料的剛性增強，韌性減小，抗形變能力增加，減少了塑性形變量，使硬度提高。基體樹脂PTFE基體在復合體系中起連接增強相，傳遞應力的作用，隨共混物含量的增加，基體連接增強相、傳遞應力的能力會有所下降，填料過多的加入會破壞復合材料體系的整體性能。

　 3 結論

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