CN101104314A - 一种聚四氟乙烯多层复合膜及其防护材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚四氟乙烯多层复合膜及其防护材料的制备方法，该方法采用聚四氟乙烯基带与热塑性透湿薄膜在100～220℃的温度下进行共同纵向拉伸，然后在50～300℃的温度下，在扩幅机上进行横向拉伸，最后在200～400℃的温度下烧结定型，制备成复合薄膜，将所制备的复合薄膜与机织布、针织布或非织造布通过粘合剂采用层压方式制备成防护材料。该材料透汽量达3000～12000克/平方米·24小时，耐水压50～220千帕，空气中微生物的过滤效率≥99％，液体中脊髓灰质炎病毒等微生物的过滤效率≥99％，多次洗涤后性能不下降。该材料可广泛用作生化防护、防水透湿、防风保暖等材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚四氟乙烯多层复合膜及其防护材料的制备方法。
背景技术
在现有技术中，聚四氟乙烯微孔膜所制成的防护面料已有多项专利，尽管具有较好的防水透湿性能，但在洗涤过程中其防水等防护性能会大幅度下降，直接影响了使用效果。近年来，所发明的聚四氟乙烯复合膜尽管对此问题有所解决，但往往工艺复杂，成本较高，同时透湿量都有较大下降，影响了穿着舒适性。
以前，生化防护服主要采用隔绝式，其原理是将受污染空气或毒剂液滴与人体皮肤空气隔绝，以达到防毒的目的。采用的材料主要是丁基橡胶，该材料完全不透汽，皮肤上的汗液不能蒸发，严重影响人体散热，导致部分士兵因中暑死亡。在炎热的气候条件下，这种服装一般只能穿10分钟，身体强壮的也不能超过半小时。透汽式防护服是五十年代末期由美国率先研制，其采用氯胺浸渍的织物，装备于非防化专业部队，它克服了丁基胶防护服的缺点，透汽性和散热性能较好，但存在以下弊端：一是氯胺对毒剂的吸收具有选择性；二是氯胺对皮肤有刺激作用；三是氯胺腐蚀织物，缩短了服装使用寿命。透汽式防护服中大量采用活性碳颗粒或活性碳纤维，利用其强吸附性能达到生化防护的目的，但缺点是使用寿命短，再生困难。因此，西方发达国家近年研究的热点是将选择渗透性复合膜为主体材料研制透汽式防护材料。
在此背景下，本发明人提供一种具有防护性能和透湿效果的聚四氟乙烯多层复合膜及其防护材料的制备方法，该防护材料适用于防水透湿、防风保暖、生化防护服装、休闲服装及鞋帽等领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚四氟乙烯多层复合膜的制备方法，该方法将聚四氟乙烯脱脂基带与热塑性透湿薄膜在80～300℃温度下进行共同纵向拉伸，然后在50～300℃温度下在扩幅机上进行横向拉伸，再在200～400℃温度下烧结定型，制备出多层复合膜。
本发明提供的聚四氟乙烯多层复合膜的制备方法包括如下步骤：
(1)将膨体聚四氟乙烯树脂粉末、液体润滑剂充分混合均匀，经放置后形成聚四氟乙烯混合料；
其重量比例为：膨体聚四氟乙烯树脂粉末1～20份，液体润滑剂0.2～0.6份；
最好采用结晶度为98～99.9％、分子量为200万～1000万的膨体聚四氟乙烯树脂粉末；
所述液体润滑剂为液体石蜡、石油醚或煤油。
(2)将上述聚四氟乙烯混合料压制成圆柱形毛坯，再将此毛坯通过推压机挤出棒状物，然后将此棒状物压延成聚四氟乙烯基带；
(3)将上述聚四氟乙烯基带在100～300℃下纵向拉伸，加工成脱脂基带；
(4)将上述脱脂基带与热塑性透湿薄膜在80～250℃下纵向拉伸，加工成复合基带。
所述热塑性透湿薄膜为透湿型聚乙烯、聚丙烯、聚酯或聚氨酯中的任意一种，其厚度10～100微米，以透湿型为好。复合基带为两层复合基带或两层以上复合基带，优选聚四氟乙烯-热塑性透湿薄膜-聚四氟乙烯三层复合基带。
(5)将上述复合基带在50～300℃下横向拉伸，然后在200-400℃下烧结定型，烧结时间为10秒～1分钟，获得聚四氟乙烯多层复合膜。
优选的烧结温度为200～380℃。
本发明的另一目的在于提供一种含有上述方法制备的聚四氟乙烯多层复合膜的防护材料的制备方法，该方法是将上述方法制备的多层复合膜与机织布、针织布或非织造布通过粘合剂采用层压方式制备成防护材料。该防护材料具有持久防水、防风、防生化、透湿等多种性能，适用于防水透湿、防风保暖、生化防护服装、休闲服装及鞋帽等领域。
本发明提供的一种含有上述方法制备的聚四氟乙烯多层复合膜的防护材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将膨体聚四氟乙烯树脂粉末、液体润滑剂充分混合均匀，经放置后形成聚四氟乙烯混合料；
其重量比例为：膨体聚四氟乙烯树脂粉末1～20份，液体润滑剂0.2～0.6份；
最好采用结晶度为98～99.9％、分子量为200万～1000万的膨体聚四氟乙烯树脂粉末；
所述液体润滑剂为液体石蜡、石油醚或煤油。
(2)将上述聚四氟乙烯混合料压制成圆柱形毛坯，再将此毛坯通过推压机挤出棒状物，然后将此棒状物压延成聚四氟乙烯基带；
(3)将上述聚四氟乙烯基带在100～300℃下纵向拉伸，加工成脱脂基带；
(4)将上述脱脂基带与热塑性透湿薄膜在80～250℃下纵向拉伸，加工成复合基带；
所述热塑性透湿薄膜为透湿型聚乙烯、聚丙烯、聚酯或聚氨酯中的任意一种，其厚度10～100微米，以透湿型为好。复合基带为两层复合基带或两层以上复合基带，优选聚四氟乙烯-热塑性透湿薄膜-聚四氟乙烯三层复合基带。
(5)将上述复合基带在50～300℃下横向拉伸，然后在200-400℃下烧结定型，烧结时间为10秒～1分钟，获得聚四氟乙烯多层复合膜；
优选的烧结温度为200～380℃。
(6)将上述聚四氟乙烯多层复合膜与织物通过粘合剂采用层压方式制备成具有多种防护透湿性能的防护材料。
所述的织物为机织物、针织物或无纺布中的任意一种。
所述的粘合剂为聚酰胺、有机硅、乙烯-醋酸乙酯、聚酯和/或聚氨酯。
所述的层压方式为撒粉、粉点、浆点、双点、熔融胶点、裂纹薄膜、喷涂和/或刮涂中的一种或几种方式的结合。
按照GB/T12704-1991测试透汽量，FZ/T01004-1991测试耐水压，按总后勤部卫生部WSB58-2003生物防护服通用规范测试空气中微生物阻挡性能，按总后勤部卫生部WSB58-2003生物防护服通用规范测试液体中脊髓灰质炎病毒阻挡性能。所制备的防护材料透汽量可达3000～12000克/平方米·24小时，耐水压50～220千帕，空气中微生物的过滤效率≥99％，液体中脊髓灰质炎病毒等微生物的过滤效率≥99％。经多次洗涤后性能基本不下降。
本发明与现有技术相比具有如下的优点：
①本发明方法工艺简单、成本低，不需要专门设备即可制备聚四氟乙烯多层复合膜。
②应用本发明所述方法制备的聚四氟乙烯多层复合膜可广泛用作透气式生化防护材料，也可用于防风保暖、防水透湿材料以及休闲服装等领域，具有显著的经济效益和社会效益。
③应用这种聚四氟乙烯多层复合膜所制备的防护材料，具有防水、防风、防生化、保暖、透湿等多种功能，同时这些功能在洗涤过程中不会下降。
具体实施方式
以下为本发明的具体实施例，所述的实施例是用于描述本发明，而不是限制本发明。
[实施例1]制备聚四氟乙烯多层复合膜
(1)将膨体聚四氟乙烯树脂粉末1公斤、液体石蜡0.5公斤充分混合均匀，经放置后形成聚四氟乙烯混合料；
(2)将上述聚四氟乙烯混合料压制成圆柱形毛坯，将此毛坯通过推压机挤出棒状物，然后将此棒状物压延成聚四氟乙烯基带；
(3)将上述聚四氟乙烯基带在180℃下纵向拉伸，加工成脱脂基带；
(4)将上述脱脂基带/透湿聚氨酯薄膜/所述脱脂基带三层在100℃下纵向拉伸，加工成夹心复合基带，所用透湿聚氨酯薄膜的厚度为12微米；
(5)将上述夹心基带在120℃下横向拉伸，然后在250℃下烧结定型，时间为40秒，获得夹心式复合薄膜。
实施例2、3、4、5和实施例6制备聚四氟乙烯多层复合薄膜的步骤与实施例1相同，只是各步的工艺参数和所用原料略有不同，见附表。
附表：
| 步骤 | 原料及工艺参数 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| (1) | 膨体聚四氟乙烯树脂粉末(kg) | 1 | 1 | 20 | 15 | 10 |
| 液体润滑剂 | 石油醚 | 石油醚 | 液体石蜡 | 液体石蜡 | 煤油 | |
| 液体润滑剂重量(kg) | 0.4 | 0.6 | 0.2 | 0.3 | 0.5 | |
| (3) | 纵向拉伸温度(℃) | 150 | 300 | 100 | 160 | 200 |
| (4) | 热塑性透湿薄膜 | 聚酯薄膜 | 聚丙烯薄膜 | 聚乙烯薄膜 | 聚氨酯薄膜 | 聚酯薄膜 |
| 热塑性透湿薄膜的厚度(微米) | 15 | 10 | 100 | 50 | 30 | |
| 纵向拉伸温度(℃) | 200 | 120 | 80 | 250 | 160 | |
| (5) | 横向拉伸温度(℃) | 160 | 280 | 300 | 50 | 250 |
| 烧结温度(℃) | 290 | 300 | 200 | 400 | 250 | |
| 烧结时间(秒) | 60 | 30 | 10 | 20 | 40 |
[实施例7]制备含有上述方法制备的聚四氟乙烯多层复合膜的防护材料
采用粉点法将聚酯粘合剂转移到面料上，将实施例1所制备的复合薄膜与涤纶机织物一起通过压辊，压辊表面温度170℃，制备成透汽式防护材料。
按照GB/T12704-1991、FZ/T01004-1991和WSB58-2003通用规范的方法对上述方法制备的聚四氟乙烯多层复合膜的防护材料进行检测，其透汽量达7800克/平方米·24小时，耐水压190千帕，空气中微生物的过滤效率≥99％，液体中脊髓灰质炎病毒等微生物的过滤效率≥99％。经20次水洗后上述材料性能基本不下降。
[实施例8]制备含有上述方法制备的聚四氟乙烯多层复合膜的防护材料
采用浆点法将聚氨酯粘合剂转移到面料上，将实施例2所制备的复合薄膜与涤纶机织物一起通过压辊，压辊表面温度160℃，制备成透汽式防护材料。
按照GB/T12704-1991、FZ/T01004-1991和WSB58-2003通用规范的方法对上述方法制备的聚四氟乙烯多层复合膜的防护材料进行检测，其透汽量达6000克/平方米·24小时，耐水压200千帕，空气中微生物的过滤效率≥99％，液体中脊髓灰质炎病毒等微生物的过滤效率≥99％。经20次水洗后上述材料性能基本不下降。
[实施例9]制备含有上述方法制备的聚四氟乙烯多层复合膜的防护材料
采用刮涂法将聚氨酯粘合剂转移到面料上，将实施例3所制备的复合薄膜与涤纶机织物一起通过压辊，压辊表面温度160℃，制备成透汽式防护材料。
按照GB/T12704-1991、FZ/T01004-1991和WSB58-2003通用规范的方法对上述方法制备的聚四氟乙烯多层复合膜的防护材料进行检测，其透汽量达5000克/平方米·24小时，耐水压120千帕，空气中微生物的过滤效率≥99％，液体中脊髓灰质炎病毒等微生物的过滤效率≥99％，经15次水洗后上述材料性能基本不下降。
Claims (10)
1.一种聚四氟乙烯多层复合膜的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)将膨体聚四氟乙烯树脂粉末1-20重量份、液体润滑剂0.2-0.6重量份混合均匀，放置后形成聚四氟乙烯混合料；
2)将上述聚四氟乙烯混合料压制成圆柱形毛坯，将此毛坯通过推压机挤出棒状物，然后将此棒状物压延成聚四氟乙烯基带；
3)将上述聚四氟乙烯基带在100-300℃下纵向拉伸，加工成脱脂基带；
4)将上述脱脂基带与热塑性透湿薄膜在80～250℃下纵向拉伸，加工成复合基带；
5)将上述复合基带在50～300℃下横向拉伸，然后在200～400℃下烧结定型，烧结时间10秒～60秒，获得复合薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯多层复合膜的制备方法，其特征在于：所述的膨体聚四氟乙烯树脂粉末的结晶度为98～99.9％、分子量为200万～1000万。
3.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯多层复合膜的制备方法，其特征在于：步骤4)中所述的热塑性透湿薄膜为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酯薄膜或聚氨酯薄膜，其厚度为10～100微米。
4.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯多层复合膜的制备方法，其特征在于：所述的复合基带为两层复合基带或两层以上复合基带。
5.根据权利要求4所述的一种聚四氟乙烯多层复合膜的制备方法，其特征在于：所述的复合基带为聚四氟乙烯-热塑性透湿薄膜-聚四氟乙烯三层复合基带。
6.一种含有权利要求1所述聚四氟乙烯多层复合膜的防护材料的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)将膨体聚四氟乙烯树脂粉末1-20重量份、液体润滑剂0.2-0.6重量份混合均匀，放置后形成聚四氟乙烯混合料；
2)将上述聚四氟乙烯混合料压制成圆柱形毛坯，将此毛坯通过推压机挤出棒状物，然后将此棒状物压延成聚四氟乙烯基带；
3)将上述聚四氟乙烯基带在100-300℃下纵向拉伸，加工成脱脂基带；
4)将上述脱脂基带与热塑性透湿薄膜在80～250℃下纵向拉伸，加工成复合基带；
5)将上述复合基带在50～300℃下横向拉伸，然后在200～400℃下烧结定型，烧结时间10秒～60秒，获得复合薄膜；
6)将上述复合薄膜与织物通过粘合剂采用层压方式制备成防护材料。
7.根据权利要求6所述的一种含有权利要求1所述聚四氟乙烯多层复合膜的防护材料的制备方法，其特征在于：所述的膨体聚四氟乙烯树脂粉末的结晶度为98～99.9％、分子量为200万～1000万。
8.根据权利要求6所述的一种含有权利要求1所述聚四氟乙烯多层复合膜的防护材料的制备方法，其特征在于：步骤4)中所述的热塑性透湿薄膜为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酯薄膜或聚氨酯薄膜中的一种，其厚度为10～100微米。
9.根据权利要求6所述的一种含有权利要求1所述聚四氟乙烯多层复合膜的防护材料的制备方法，其特征在于：所述的复合基带为两层复合基带或两层以上复合基带。
10.根据权利要求9所述的一种含有权利要求1所述聚四氟乙烯多层复合膜的防护材料的制备方法，其特征在于：所述的复合基带为聚四氟乙烯-热塑性透湿薄膜-聚四氟乙烯三层复合基带。
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