用於製備聚四氟乙烯微孔膜的原料的製作方法
2023-06-06 15:23:31 1
專利名稱：用於製備聚四氟乙烯微孔膜的原料的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種用於製備聚四氟乙烯微孔膜的原料。屬於高分子材料技術。
背景技術：
聚四氟乙烯由於其分子結合的突出性能，而具有極其良好的化學穩定性，且耐強酸、強鹼和耐多種化學產品的腐蝕，同時它還具有極其寬廣的耐溫性能，在-180℃至260℃溫度範圍內可以長期使用。這是任何別的高分子材料所難以達到的，所以，人們稱之為「塑料王」。由於聚四氟乙烯良好的化學穩定性，且安全無毒，因而它的實用範圍十分廣闊。主要用聚四氟乙烯生產的產品聚四氟乙烯微孔膜，可以製成層壓複合面料，或者用作化工過濾和絕緣材料等。
聚四氟乙烯微孔膜的製備步驟依次是配料；預壓成型；擠壓延伸；高溫脫脂；雙向拉伸；高溫固化定型。人們在理論研究和具體實驗相結合的研發過程中已經認識到，在其整個製備步驟中，所用原料是影響其製成品的質量指標和技術性能的主要關鍵技術。而已有技術的原料，大多是聚四氟乙烯和溶劑煤油的二元混合物，其製成品的強度、微孔均勻分布度等特別是成品率較差，其成品率一般＜85％，微孔分布＞0.5微米。中國專利公開號CN1392180A、名稱為「聚四氟乙烯微孔膜生產工藝技術」，提供了一種生產聚四氟乙烯微孔薄膜的原料為聚四氟乙烯、溶劑為3號噴氣燃料和分散劑為抗靜電劑烷基水氧酸鉻與丁二酸異辛脂磺酸鈣複合物的三元混合物，再加上生產過程的實時在線檢測和計算機控制，從而生產出質量指標和技術性能都比上述已有技術的二元混合物原料都有明顯提高的製成品。儘管如此，理論和實踐相結合的研髮結果顯示，上述專利申請所用的溶劑3號噴氣燃料，與聚四氟乙烯復配後所製備的胚料的延伸性和柔軟性，雖然比採用溶劑煤油和石腦油要好一點，但仍然影響其製備過程的延展性和強度；而所加的抗靜電劑對提高薄膜的微孔均勻度作用也不顯著，因而上述專利申請製成品的成品率及其微孔均勻分布程度仍然比較差，其成品率一般＜90％，從而提升了製備成本，尤其是其製成品達不到化工過濾級的要求，給製成品適用範圍的拓展造成了困難。
發明內容
本發明的目的在於提供一種其製成品達到化工過濾級要求的且成品率高和微孔均勻分布好的用於製備聚四氟乙烯微孔膜的原料，以克服已有技術的不足。
本發明在研發過程中，對相關技術問題作了認真的對比試驗論證。
聚四氟乙烯是製備聚四氟乙烯微孔膜的主料。而已有面市的聚四氟乙烯的牌號規格繁多，它的分子量已達≥2000萬，粒徑可達＜0.2微米。如何選擇適宜製備化工過濾的聚四氟乙烯微孔膜同時又能有效提高製成品的質量指標和技術性能的聚四氟乙烯，就成為本發明的首要關鍵技術。理論和實驗結果告訴我們，聚四氟乙烯的分子量與其製成品的成品率成正比，即其分子量越大，成品率越高；而聚四氟乙烯的粒徑與其製成品的成品率成反比，即其粒徑越小，成品率越高。反覆試驗提示，當聚四氟乙烯的分子量低於280萬、粒徑＞0.5微米時，其製成品的廢品率有時可高達80％，且其製成品僅適宜用作水暖管道裝接的「生料帶」。由於聚四氟乙烯的價格隨著它的分子量的提升和粒徑的減小而成倍提高，因而並不等於聚四氟乙烯分子量越大、粒徑越小就越好。因為在這裡還有個價格、成本問題，我們在充分考慮性價比的前提下作了反覆試驗，而認識到聚四氟乙烯的分子量為500～700萬，粒徑為0.1～0.2微米的用於製備化工過濾級微孔膜的性能價格比為最優。
溶劑，這是業內大家所熟知而通稱的。所謂溶劑，實際上是一種令聚四氟乙烯表面浸潤且令其分子團聚的液態物質。鑑於聚四氟乙烯具有疏水性即親油性，因此，工業生產聚四氟乙烯微孔膜的工藝技術目前均採用含有烷烴量較高的且價格相對便宜的煤油、石腦油、航空燃料以及異鏈烷烴等作為溶劑。儘管上述幾種溶劑都適合作為聚四氟乙烯的溶劑，但其所顯現的效果是有差異的。反覆實驗顯示，由於異鏈烷烴和正烷烴的複合物與聚四氟乙烯兩者的表面能/表面張力係數，比其它所說溶劑更為接近，因而兩者對於聚四氟乙烯表面的浸潤效果也比其它溶劑要好得多。因而採用異鏈烷烴和正烷烴的複合物，作為製備聚四氟乙烯微孔膜的溶劑，能從根本上有效提高溶劑在聚四氟乙烯中均勻分布的效果，而有效提高微孔均勻分布和微孔微細化程度，從而有效提高其製成品的質量指標和技術性能。據檢測，採用異鏈烷烴和正烷烴的複合物作為溶劑的聚四氟乙烯微孔膜製成品的微孔有效孔徑可達0.1～0.15μm，而微孔分布可達0.2～0.5μm。對比可見上述兩項技術性能均要比採用其它溶劑要好得多。當然異鏈烷烴和正烷烴的價格要比航空燃料貴一些，但在實現相同質量指標和技術性能的條件下，異鏈烷烴和正烷烴的用量相對要比航空燃料的用量少。
分散劑實質是一種令溶劑加快分散的助劑。從理論上講，它是一種微調表面張力的物質。也就是說只有在溶劑具有良好的均勻分布的性能前提下，再添加分散劑，才會起到進一步促進溶劑的均勻分布。而實驗結果提示不同的溶劑，應當選用與之相應的分散劑，才會取得滿意的效果。已有技術上述專利申請所採用的分散劑1501抗靜劑，事實上它對本發明所優選的異鏈烷烴和正烷烴的複合物溶劑的均勻分布的促成作用並不明顯。在採用異鏈烷烴和正烷烴的複合物作為溶劑的條件下經過反覆試驗，本發明優選的多烯基丁二醯亞胺作為所說的複合物溶劑的均布擴散劑，取得了明顯效果。經實驗檢測，所說的複合物溶劑在聚四氟乙烯中均布擴散時間，由不添加所說均布擴散劑的時效擴散的7天，縮短到添加所說均布擴散劑強制擴散的1天。顯然，這對於縮短工藝流程時間，提高製成品單位時間內的產量起到了十分明顯的作用。
基於以上理論與實踐相結合的認知，本發明實現其目的所採取的技術方案是，一種用於製備聚四氟乙烯微孔膜的原料，包括聚四氟乙烯、溶劑和均布擴散劑，其創造發明點在於，所說的均布擴散劑是多烯基丁二醯亞胺；所說的聚四氟乙烯的分子量為500～700萬，粒徑為0.1～0.2微米；所說的溶劑是異鏈烷烴和正烷烴的複合物；所說的聚四氟乙烯、異鏈烷烴和正烷烴的複合物與多烯基丁二醯亞胺三者的重量配比是，聚四氟乙烯∶異鏈烷烴和正烷烴的複合物∶多烯基丁二醯亞胺＝1∶0.2～0.5∶0.005～0.015。
上述技術方案得以實施之後，其製成品聚四氟乙烯微孔膜的門幅可達≥2.2m，膜厚為10～30μm，橫向膜厚誤差不超過8％，微孔有效孔徑為0.1～0.15μm，微孔分布0.2～0.5μm，成品率≥90％，各項指標均可達到化工過濾級的要求，從而實現了本發明的目的。
而本發明所說的溶劑異鏈烷烴和正烷烴的複合物的重量百分含量，是可根據其製成品的質量指標和技術性能的要求進行加減調整的。一般說來，製成品的有效孔徑和微孔分布要求小的，則異鏈烷烴要多添加一點，而反之異鏈烷烴則可少添加一點。本發明優選的異鏈烷烴和正烷烴的複合物的重量百分含量是，異鏈烷烴60～90％，正烷烴10～40％。
而所說的異鏈烷烴和正烷烴複合物的烷烴含量為≥90％。其目的完全是為了正確控制異鏈烷烴和正烷烴的加入量，同時排除其它非烷烴物質對於製成品質量指標和技術性能的負面影響。當然，在採用烷烴含量低於90％的異鏈烷烴和正烷烴的複合物作為溶劑時，應當折算到烷烴含量≥90％後，再按所述重量配比與聚四氟乙烯進行復配。這應當是可以的，但其效果就差了。
本發明的上述技術方案得以實施後，其所具有的製成品聚四氟乙烯微孔膜的成品率高，微孔均勻分布好，工藝流程時間較短，單位時間內產量高，質量指標和技術性能均達到化工過濾級等特點是不言而喻的。與已有技術相比較，本發明具有實質性的特點和顯著的進步。
具體實施例方式
事實上根據以上所給出的技術方案，已經可以清楚本發明所要實現的目的。以下結合優選的具體實施方式
對本發明的技術方案作進一步的說明。
具體實施例方式
之一，一種用於製備聚四氟乙烯的原料，包括聚四氟乙烯、溶劑異鏈烷烴和正烷烴的複合物以及均布擴散劑多烯基丁二醯亞胺。
所說的聚四氟乙烯選用分子量為550萬、粒徑為0.2微米的聚四氟乙烯；所說的溶劑選用重量百分比為異鏈烷烴90％，正烷烴10％的複合物，而所說複合物的烷烴含量為95％；所說的均布擴散劑選用密度為920kg/m3，運動粘度(100℃)的320m2/s的多烯基丁二醯亞胺。
本
具體實施例方式
之一的本發明的重量配比是，聚四氟乙烯∶異鏈烷烴和正烷烴的複合物∶多烯基丁二醯亞胺＝1∶0.25∶0.005。
採用本
具體實施例方式
之一所製備的聚四氟乙烯微孔膜的質量指標和技術性能均可達到化工過濾級的下位要求。而其製成品的成品率可達95％，微孔分布可達0.42微米。
具體實施例方式
之二，一種用於製備聚四氟乙烯微孔膜的原料，包括聚四氟乙烯、溶劑異鏈烷烴和正烷烴的複合物以及均布擴散劑多烯基丁二醯亞胺。
所說的聚四氟乙烯選用分子量為680萬，粒徑為0.18微米的聚四氟乙烯；所說的溶劑選用重量百分比為異鏈烷烴85％、正烷烴15％的複合物，而所說複合物的烷烴含量為95％；所說的均布擴散劑選用密度為900kg/m3，運動粘度(100℃)的350mm2/s的多烯基丁二醯亞胺；本具體實施方式
之二的本發明的重量配比是，聚四氟乙烯∶異鏈烷烴和正烷烴的複合物∶多烯基丁二醯亞胺＝1∶0.40∶0.015。
採用本
具體實施例方式
之二所製備的聚四氟乙烯微孔膜的質量指標和技術性能均可達到化工過濾級的上位要求，而其製成品的成品率可達＞95％，微孔分布可達0.18微米。
本發明具體實施的成果顯示，採用本發明製備的聚四氟乙烯微孔膜，已經達到或超過化工過濾級的要求。無疑採用本發明製備的聚四氟乙烯微孔膜，也就更加適用於製備保暖服和防護服。
同時本發明具體實施過程還提示我們，只要對本發明所包括的聚四氟乙烯、所說的溶劑和均布擴散劑，根據對製成品聚四氟乙烯微孔膜不同技術性能要求作適當調配，就可以製備不同技術性能要求的製成品，以滿足經濟、社會的需求。
權利要求
1.一種用於製備聚四氟乙烯微孔膜的原料，包括聚四氟乙烯、溶劑和均布擴散劑，其特徵在於a、所說的均布擴散劑是多烯基丁二醯亞胺；b、所說聚四氟乙烯的分子量為500～700萬，粒徑為0.1～0.2微米；c、所說的溶劑是異鏈烷烴和正烷烴的複合物；d、所說的聚四氟乙烯、異鏈烷烴和正烷烴的複合物與多烯基丁二醯亞胺三者的重量配比是，聚四氟乙烯∶異鏈烷烴和正烷烴的複合物∶多烯基丁二醯亞胺＝1∶0.2～0.50∶0.005～0.015。
2.根據權利要求1所述的用於製備聚四氟乙烯微孔膜的原料，其特徵在於所說異鏈烷烴和正烷烴的複合物的重量百分含量是，異鏈烷烴6～90％，正烷烴10～40％。
3.根據權利要求2所述的用於製備聚四氟乙烯微孔膜的原料，其特徵在於異鏈烷烴和正烷烴的複合物的烷烴含量為≥90％。
全文摘要
本發明公開的是一種用於製備聚四氟乙烯微孔膜的原料，屬於高分子材料技術。它包括聚四氟乙烯和溶劑，而以其還含有均布擴散劑多烯基丁二醯亞胺；且所說溶劑是異鏈烷烴和正烷烴的複合物；聚四氟乙烯的分子量為500～700萬，粒徑為0.1～0.2微米；其重量配比是，聚四氟乙烯∶異鏈烷烴和正烷烴複合物∶多烯基丁二醯亞胺＝1∶0.2～0.50∶0.005～0.015為主要特徵。本發明具有用其製備的聚四氟乙烯微孔膜成品率高，微孔分布好，單位時間產量高以及質量指標和技術性能均達到化工過濾級的要求等特點。
文檔編號B01D71/36GK1528499SQ20031010608
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月14日 優先權日2003年10月14日
發明者黃達, 黃猛, 黃 達 申請人:黃達, 黃 達