聚四氟乙烯與熱塑性聚氨酯複合薄膜的製備方法

2023-10-06 13:39:54 8

專利名稱：聚四氟乙烯與熱塑性聚氨酯複合薄膜的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種聚四氟乙烯與熱塑性聚氨酯複合薄膜的製備方法。
背景技術：
聚四氟乙烯微孔薄膜集防水、透溼、防風、保暖等多種功能於一身。傳統的雙向拉伸聚四氟乙烯薄膜是通過以下方法製備的聚四氟乙烯微粉十潤滑劑→混合→過篩→成熟→壓坯→推壓→壓延(製備基帶)→縱向拉伸(製備脫脂基帶)→橫向拉伸→固化→成品聚四氟乙烯薄膜採用以上傳統工藝加工的薄膜厚度5～50微米，孔徑0.3～5微米，每平方英寸上約有90億個微孔，開孔率高達80％以上。聚四氟乙烯薄膜耐磨性差，多微孔的形態結構易受粉塵和汗液中油脂的汙染，堵塞微孔，致使透溼性能下降。薄膜以上性能缺陷是本身特性造成的。為此，國內外均採用如下方法克服以上問題面料與聚四氟乙烯薄膜粘合→在聚四氟乙烯側塗層聚氨酯溶液→烘乾後塗層劑形成聚氨酯薄膜，以保護聚四氟乙烯薄膜。
該工藝存在以下問題在塗層過程中，塗層劑中的溶劑(二甲基甲醯胺、丁酮等)容易透過聚四氟乙烯薄膜，接觸織物後會對染料剝色，造成面料疵點，同時降低整體織物靜水壓。為此，我們發明了共同拉伸的方法，並申請發明專利「聚氨酯/聚四氟乙烯共同拉伸複合膜的製備方法，申請號03100830.5；公開號CN1519094A)。該技術是採用熱塑性聚氨酯，通過刮塗其溶液，或擠出熔塗在聚四氟乙烯脫脂基帶上。然後於50～300℃的溫度下，在擴幅機上進行共同拉伸，最後經200～400℃定型，加工成聚氨酯/聚四氟乙烯複合膜。最後與面料複合後不用再進行聚氨酯溶液塗層，可直接作為功能面料使用。在生產過程中，尤其是採用聚氨酯擠出熔塗方法，經常出現聚氨酯和聚四氟乙烯脫脂基帶粘合不佳問題，這將降低產品膜中聚氨酯和聚四氟乙烯兩層間的粘合牢度，最終影響使用性能。

發明內容
本發明的目的是提供一種聚四氟乙烯與熱塑性聚氨酯複合薄膜的製備方法，改善聚氨酯及聚四氟乙烯脫脂基帶之間粘合的牢度。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是包括如下步驟(1)混料將聚四氟乙烯樹脂粉末、液體潤滑劑按重量比為1∶0.2～0.28混合，在20～40℃的溫度下靜置96～144小時，然後在40～80℃的溫度下靜置10～16小時，使樹脂粉末與液體潤滑劑充分混合，形成聚四氟乙烯物料；(2)壓坯與壓延將所述的聚四氟乙烯物料在20～30℃下在壓坯機上壓製成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機在40～60℃的溫度下擠出棒狀物，然後經壓延機在40～60℃下壓延成聚四氟乙烯基帶；(3)縱向拉伸將所述的聚四氟乙烯基帶在180～300℃烘箱中縱向拉伸，獲得聚四氟乙烯脫脂基帶，其厚度為50～80微米；(4)將聚四氟乙烯脫脂基帶在水蒸汽中汽蒸，獲得聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶；(5)將聚氨酯顆粒料在乾燥器內乾燥1～5小時，乾燥溫度為80～140℃，然後利用帶有板式模頭的擠出機中擠出聚氨酯片材，厚度為15～20微米；將聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶通過牽引裝置使其進入聚氨酯片材與橡膠加壓輥之間，控制加壓輥壓力，將聚氨酯片材與所述聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶貼合在一起，然後進行空氣冷卻處理，製成聚四氟乙烯基與熱塑性聚氨酯帶；(6)橫向拉伸和熱定型將聚四氟乙烯基帶與聚氨酯物料在80～170℃下在聚四氟乙烯擴幅機上共同橫向拉伸，然後在表面溫度為300～380℃的熱輥上，聚四氟乙烯膜接觸熱輥燒結定型，燒結時間5～16秒，即獲得聚四氟乙烯與聚氨酯複合膜。
所述聚四氟乙烯脫脂基帶的汽蒸溫度為90～120℃，汽蒸時間為30分鐘～15小時。
所述聚氨酯顆粒料為熱塑性和透溼型物料。可採用市售產品，如美國諾譽公司的58245；所述聚四氟乙烯與聚氨酯複合膜中，聚四氟乙烯厚度為16～30微米，聚氨酯厚度為2.4～3微米。
所述的液體潤滑劑為液體石蠟或煤油。
所述的聚四氟乙烯樹脂粉末的結晶度為98～99.9％、分子量為200萬～1000萬。可採用市售產品，如日本大金公司F106、日本旭硝子公司CD123的產品；本發明具有的有益效果是按照GB/T12704-91中乾燥杯法、GB4744-84、GB5455-85分別測試通過本發明的上述方法製備的聚四氟乙烯與聚氨酯複合膜的透溼量、耐水壓、透氣量，為10632～12300克/平方米·24小時、72～180千帕、2015～3219毫升/平方米·秒。本發明製備工藝簡單、成本低。該薄膜直接與機織布、針織布或非織造布通過粘合劑複合後，可廣泛用於保暖內衣、運動服、防寒服、鞋靴、帳篷等，具有顯著的經濟效益和社會效益。
具體實施例方式
實施例1(1)混料將聚四氟乙烯樹脂粉末(日本大金公司F106)、液體石蠟按照1∶0.2的重量比混合，在20℃的溫度下靜置96小時，然後在40℃的溫度下靜置10小時，使樹脂粉末與液體潤滑劑充分混合，形成聚四氟乙烯物料；(2)壓坯與壓延將所述的聚四氟乙烯物料在20℃下在壓坯機上壓製成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機在40℃的溫度下擠出棒狀物，然後經壓延機在40℃下壓延成聚四氟乙烯基帶；(3)縱向拉伸將所述的聚四氟乙烯基帶在180℃烘箱中縱向拉伸，獲得聚四氟乙烯脫脂基帶；所述聚四氟乙烯脫脂基帶的厚度為50微米。
(4)將所述聚四氟乙烯脫脂基帶在水蒸汽中汽蒸30分鐘，汽蒸溫度為90℃，獲得聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶；(5)將聚氨酯顆粒料(美國諾譽公司的58245)在乾燥器內乾燥3小時，乾燥溫度為120℃。然後利用帶有板式模頭的擠出機中擠出聚氨酯片材，將所述聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶通過牽引裝置使其進入聚氨酯片材與橡膠加壓輥之間，控制所述加壓輥壓力，將聚氨酯片材與所述聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶貼合在一起，然後進行空氣冷卻處理，製成聚四氟乙烯基帶/聚氨酯物料；所述聚氨酯片材厚度為15微米；(6)橫向拉伸和熱定型將所述聚四氟乙烯基帶/聚氨酯物料在80℃下在聚四氟乙烯擴幅機上共同橫向拉伸，然後在表面溫度為380℃的熱輥上燒結定型(聚四氟乙烯膜接觸熱輥)，燒結時間5秒，即獲得聚四氟乙烯/聚氨酯複合膜。
所述聚四氟乙烯/聚氨酯複合膜中，聚四氟乙烯厚度為16微米，聚氨酯厚度為2.4微米。
測試結果表明，通過上述方法製備的聚四氟乙烯/聚氨酯複合膜的透溼量、耐水壓、透氣量分布為12300克/平方米·24小時、72千帕、3219毫升/平方米·秒。
實施例2(1)混料將聚四氟乙烯樹脂粉末(日本旭硝子公司CD123)、煤油按照1∶0.23的重量比混合，在30℃的溫度下靜置130小時，然後在65℃的溫度下靜置12小時，使樹脂粉末與液體潤滑劑充分混合，形成聚四氟乙烯物料；(2)壓坯與壓延將所述的聚四氟乙烯物料在20℃下在壓坯機上壓製成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機在60℃的溫度下擠出棒狀物，然後經壓延機在60℃下壓延成聚四氟乙烯基帶；(3)縱向拉伸將所述的聚四氟乙烯基帶在250℃烘箱中縱向拉伸，獲得聚四氟乙烯脫脂基帶；所述聚四氟乙烯脫脂基帶的厚度為72微米。
(4)將所述聚四氟乙烯脫脂基帶在水蒸汽中汽蒸10小時，汽蒸溫度為100℃，獲得聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶；(5)將聚氨酯顆粒料(美國諾譽公司的58245)在乾燥器內乾燥5小時，乾燥溫度為80℃。然後利用帶有板式模頭的擠出機中擠出聚氨酯片材，將所述聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶通過牽引裝置使其進入聚氨酯片材與橡膠加壓輥之間，控制所述加壓輥壓力，將聚氨酯片材與所述聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶貼合在一起，然後進行空氣冷卻處理，製成聚四氟乙烯基帶/聚氨酯物料；所述聚氨酯片材厚度為17微米；(6)橫向拉伸和熱定型將所述聚四氟乙烯基帶/聚氨酯物料在120℃下在聚四氟乙烯擴幅機上共同橫向拉伸，然後在表面溫度為320℃的熱輥上燒結定型(聚四氟乙烯膜接觸熱輥)，燒結時間12秒，即獲得聚四氟乙烯/聚氨酯複合膜。
所述聚四氟乙烯/聚氨酯複合膜中，聚四氟乙烯厚度為21微米，聚氨酯厚度為2.7微米。
測試結果表明，通過上述方法製備的聚四氟乙烯/聚氨酯複合膜的透溼量、耐水壓、透氣量分布為11374克/平方米·24小時、169千帕、2918毫升/平方米·秒。
實施例3(1)混料將聚四氟乙烯樹脂粉末(日本旭硝子公司CD123)、煤油按照1∶0.28的重量比混合，在40℃的溫度下靜置144小時，然後在80℃的溫度下靜置16小時，使樹脂粉末與液體潤滑劑充分混合，形成聚四氟乙烯物料；(2)壓坯與壓延將所述的聚四氟乙烯物料在30℃下在壓坯機上壓製成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機在60℃的溫度下擠出棒狀物，然後經壓延機在50℃下壓延成聚四氟乙烯基帶；(3)縱向拉伸將所述的聚四氟乙烯基帶在300℃烘箱中縱向拉伸，獲得聚四氟乙烯脫脂基帶；所述聚四氟乙烯脫脂基帶的厚度為80微米。
(4)將所述聚四氟乙烯脫脂基帶在水蒸汽中汽蒸15小時，汽蒸溫度為120℃，獲得聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶；
(5)將聚氨酯顆粒料(美國諾譽公司的58245)在乾燥器內乾燥1小時，乾燥溫度為140℃。然後利用帶有板式模頭的擠出機中擠出聚氨酯片材，將所述聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶通過牽引裝置使其進入聚氨酯片材與橡膠加壓輥之間，控制所述加壓輥壓力，將聚氨酯片材與所述聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶貼合在一起，然後進行空氣冷卻處理，製成聚四氟乙烯基帶/聚氨酯物料；所述聚氨酯片材厚度為20微米；(6)橫向拉伸和熱定型將所述聚四氟乙烯基帶/聚氨酯物料在170℃下在聚四氟乙烯擴幅機上共同橫向拉伸，然後在表面溫度為300℃的熱輥上燒結定型(聚四氟乙烯膜接觸熱輥)，燒結時間16秒，即獲得聚四氟乙烯/聚氨酯複合膜。
所述聚四氟乙烯/聚氨酯複合膜中，聚四氟乙烯厚度為30微米，聚氨酯厚度為3微米。
測試結果表明，通過上述方法製備的聚四氟乙烯/聚氨酯複合膜的透溼量、耐水壓、透氣量分布為10632克/平方米·24小時、180千帕、2015毫升/平方米·秒。
權利要求
1.聚四氟乙烯與熱塑性聚氨酯複合薄膜的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(1)混料將聚四氟乙烯樹脂粉末、液體潤滑劑按重量比為1∶0.2～0.28混合，在20～40℃的溫度下靜置96～144小時，然後在40～80℃的溫度下靜置10～16小時，使樹脂粉末與液體潤滑劑充分混合，形成聚四氟乙烯物料；(2)壓坯與壓延將所述的聚四氟乙烯物料在20～30℃下在壓坯機上壓製成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機在40～60℃的溫度下擠出棒狀物，然後經壓延機在40～60℃下壓延成聚四氟乙烯基帶；(3)縱向拉伸將所述的聚四氟乙烯基帶在180～300℃烘箱中縱向拉伸，獲得聚四氟乙烯脫脂基帶，其厚度為50～80微米；(4)將聚四氟乙烯脫脂基帶在水蒸汽中汽蒸，獲得聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶；(5)將聚氨酯顆粒料在乾燥器內乾燥1～5小時，乾燥溫度為80～140℃，然後利用帶有板式模頭的擠出機中擠出聚氨酯片材，厚度為15～20微米；將聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶通過牽引裝置使其進入聚氨酯片材與橡膠加壓輥之間，控制加壓輥壓力，將聚氨酯片材與所述聚四氟乙烯汽蒸脫脂基帶貼合在一起，然後進行空氣冷卻處理，製成聚四氟乙烯基與熱塑性聚氨酯帶；(6)橫向拉伸和熱定型將聚四氟乙烯基帶與聚氨酯物料在80～170℃下在聚四氟乙烯擴幅機上共同橫向拉伸，然後在表面溫度為300～380℃的熱輥上，聚四氟乙烯膜接觸熱輥燒結定型，燒結時間5～16秒，即獲得聚四氟乙烯與聚氨酯複合膜。
2.根據權利要求1所述的聚四氟乙烯與熱塑性聚氨酯複合膜的製備方法，其特徵在於所述聚四氟乙烯脫脂基帶的汽蒸溫度為90～120℃，汽蒸時間為30分鐘～15小時。
3.根據權利要求1所述的聚四氟乙烯與熱塑性聚氨酯複合膜的製備方法，其特徵在於所述聚氨酯顆粒料為熱塑性或透溼型。
4.根據權利要求1所述的聚四氟乙烯與熱塑性聚氨酯複合膜的製備方法，其特徵在於所述聚四氟乙烯與聚氨酯複合膜中，聚四氟乙烯厚度為16～30微米，聚氨酯厚度為2.4～3微米。
5.根據權利要求1所述的聚四氟乙烯與熱塑性聚氨酯複合膜的製備方法，其特徵在於所述的液體潤滑劑為液體石蠟或煤油。
6.根據權利要求1所述的聚四氟乙烯與熱塑性聚氨酯複合膜的製備方法，其特徵在於所述的聚四氟乙烯樹脂粉末的結晶度為98～99.9％、分子量為200萬～1000萬。
全文摘要
本發明涉及聚四氟乙烯與熱塑性聚氨酯複合膜的製備方法，首先將聚四氟乙烯微粉製備脫脂基帶，然後汽蒸。將熱塑性、透溼型聚氨酯擠出熔塗在經過水蒸汽氣蒸的聚四氟乙烯脫脂基帶上。然後於80～170℃的溫度下在擴幅機上進行共同拉伸，最後經300～380℃定型，製備成聚四氟乙烯/聚氨酯共同拉伸複合膜。該方法克服了背景技術中聚氨酯和聚四氟乙烯脫脂基帶粘合不佳問題。複合膜的透溼量、耐水壓、透氣量分別為10632～12300克/平方米·24小時、72～180千帕、2015～3219毫升/平方米·秒。複合膜可與機織布、針織布或非織造布通過粘合劑複合後，用於保暖內衣、運動服、防寒服、鞋靴、帳篷等。
文檔編號B29L9/00GK1785656SQ20051006182
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月5日 優先權日2005年12月5日
發明者郭玉海, 張建春, 馮新星, 陳建勇, 張華鵬, 郝新敏 申請人:浙江理工大學