CN101168296A - 溶液流延法制备聚氟乙烯薄膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种溶液流延法制备聚氟乙烯薄膜的配方和工艺，该工艺是将聚氟乙烯溶解在强极性溶剂中配成稀溶液，作为制膜原液。将该制膜原液过滤、脱泡后从挤出机缝隙流延，或由辊式涂料器涂布在连续加热并匀速旋转的干燥辊筒或钢带上成膜，也可采用持续加热并匀速转动的辊筒在溶液中蘸液成膜，溶剂蒸发完全后快速脱膜。薄膜制备过程中成型、干燥、定型同时进行，成膜率高、效率高；可适用的制膜设备种类多，制膜工艺简单、灵活；薄膜平展度好、厚度均匀、拉伸度高。

Description

溶液流延法制备聚氟乙烯薄膜

技术领域

本发明涉及一种溶液流延法制备聚氟乙烯薄膜的工艺，属于聚合物加工领域。

背景技术

聚氟乙烯薄膜具有良好的电绝缘、光学和抗粘连特性、不燃性和耐久性，优异的抗阳光、溶剂、酸碱、湿气和氧化的能力，适应于任何恶劣的气候及环境，同时具有极佳的机械性能和延展性，且在很宽的温度范围内可以保持韧性和弯曲性。这些优良特性保证了PVF薄膜在一系列重要技术中具有广阔的应用前景，并在薄膜材料中占有独特的、十分主要的地位。但是，一直以来PVF薄膜的生产并没有得到充分的发展。这是由于聚氟乙烯树脂的分解温度较低，熔融温度接近于分解温度；且熔体粘度高，聚合物变成粘流状态的温度范围窄，即使经稳定化的PVF也难以直接挤塑加工，因此薄膜的制备过程中必需借助大量的溶剂。

目前已有的聚氟乙烯薄膜的制备方法主要有挤压法、压延法、无溶剂加工法和溶液流延法。美国专利2593813和3139470对挤压法进行了详细的介绍，制备的薄膜厚度均匀、透明度高；但该方法要经过配料、混炼、脱泡、成型、干燥等多个工序，生产周期长；且制得的薄膜强度较低，通常需要进行二次双向拉伸，生产无法连续进行，设备费用极为昂贵。压延法一般不适合于结晶型聚合物，由于聚氟乙烯是部分结晶的聚合物，用压延法成膜有一定困难，至今报导不多。无溶剂加工法是一种不用溶剂直接熔融挤出成膜的方法，该工艺设备费用小、耗能低、工艺简单，且产品纵横强度均匀。但该方法只适用于美国Diamond Shamroch公司研制的Dalvor X-6500系列树脂，该树脂为改性的共聚聚氟乙烯树脂，具有较宽的熔融温度范围，且熔融粘度较小。溶液流延法是将聚氟乙烯树脂与潜溶剂配成分散液，然后将此分散液倾倒或分散于临时载体上，加热使溶剂挥发，最后从载体表面将硬化了的膜剥脱而得到聚氟乙烯薄膜。这种方法的工艺过程简单，实施方便；但生长周期长、耗能高、生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述溶液流延法的缺陷而提供一种经过改善的溶液流延法制备聚氟乙烯薄膜的工艺，其特点是流延成膜与干燥固化在辊筒或钢带上同步完成，工艺简单、成膜速度快且效率高、成膜平展度好且厚度可调。

本发明的目的是由以下技术措施实现的，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

溶液流延法制备聚氟乙烯薄膜的工艺包括下述工艺步骤：

1、在100份聚氟乙烯树脂中加入100～500份溶剂，于130～180℃温度下高速搅拌溶解成均匀的制膜稀溶液。

2、将上述溶液过滤后，常温脱泡2～10小时。

3、采用挤出机或者辊式涂料器在均匀旋转的干燥辊筒或钢带上进行溶液流延成膜，或采用匀速转动的辊筒在溶液中蘸液成膜，并在辊筒或钢带内壁均匀加热使其表面温度介于100～200℃之间，使得薄膜中的溶剂能够迅速挥发，之后快速脱膜。

4、将干燥后的薄膜冷却后收卷即为聚氟乙烯薄膜成品。

其中，PVF树脂的选择范围很广，粘均分子量介于100,000～500,000之间均聚、共聚树脂均可使用。

溶剂可选具有较大偶极距的DMF、γ-丁内酯、DMAc、DMP中的任何一种或这些溶剂按照一定比例配制的混合溶剂。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、本发明改善了传统的聚氟乙烯溶液流延制膜方法，采用简便的连续加热、匀速转动的辊筒或钢带来承载制膜原液，薄膜成型、干燥、定型同时进行，成膜率高、工艺过程简单、设备投资少、节约能源。

2、溶解均匀的制膜原液可以通过挤出机缝隙流延成膜，也可以由辊式涂料器涂布成膜，还可由辊筒蘸液成膜，制膜方法简便、灵活。

3、本发明采用辊筒或钢带流延成膜，成膜均匀且厚度可随意调整。

具体的实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要指出的是实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。

实施例一：

在30kg γ-丁内酯中加入10kg分子量为180,000的PVF树脂，在搅拌的作用下于150℃下溶解完全。将溶解均匀后的溶液过滤后脱泡2小时，之后将溶液倒进挤出机的计量喂料器中，通过狭缝机头流延在温度为160℃的匀速转动的钢带上成膜。薄膜的厚度为18μm，纵、横方向上的厚度公差均小于0.5μm。

实施例二

在45kg γ-丁内酯中加入10kg分子量为460,000的PVF树脂，在搅拌的作用下于170℃下溶解完全。将溶解均匀后的溶液过滤后脱泡5小时，之后将溶液倒进挤出机的计量喂料器中，通过狭缝机头流延在温度为180℃的匀速转动的辊筒上成膜，辊筒直径为1.2m，转速为2转/分钟。薄膜的厚度为30μm。纵、横方向上的厚度公差均小于0.5μm。

实施例三

在40kg γ-丁内酯中加入10kg分子量为320,000的PVF树脂，在搅拌的作用下于155℃下溶解完全。将溶解均匀的溶液过滤后倒进宽敞的溶液槽中脱泡3小时，之后用连续匀速转动的辊筒在溶液中蘸液成膜，辊筒温度为170℃，转动速度为10转/分钟，薄膜的厚度为19μm，纵、横方向上的厚度公差均小于0.5μm。

实施例四

在35kg γ-丁内酯中加入10kg分子量为240,000的PVF树脂，在搅拌的作用下于165℃下溶解完全。将溶解均匀后的溶液过滤后脱泡3小时，之后将溶液倒进辊式涂料器的漏斗中，均匀涂布在温度为165℃的匀速传动的钢带上成膜。薄膜的厚度为28μm，纵、横方向上的厚度公差均小于0.5μm。

Claims (7)

1.一种溶液流延法制备聚氟乙烯薄膜的工艺，其特征在于包括下述工艺步骤：

(1)将聚氟乙烯树脂在一定的温度下配制成稀溶液；(2)过滤后常温下静置脱泡；(3)将溶液利用挤出机流延或者辊式涂料器涂布在均匀旋转的干燥辊筒或钢带上成膜，或采用匀速转动的辊筒在溶液中蘸液成膜，辊筒或钢带内壁均匀加热使其表面的薄膜迅速干燥、快速脱膜；(4)将干燥后的薄膜冷却后切边、收卷即为聚氟乙烯薄膜成品。

2.如权利要求1所述的溶液流延法制备聚氟乙烯薄膜的工艺，其特征在于所述的聚氟乙烯树脂既可选用难于热塑成型的均聚型PVF树脂，也可选用共聚型PVF树脂；粘均分子量介于100,000～500,000之间。

3.如权利要求1所述的溶液流延法制备聚氟乙烯薄膜的工艺，其特征在于所述的溶剂可选用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、γ-丁内酯、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)等具有较大的偶极矩的溶剂，其添加量为100～500份。

4.如权利要求1所述的溶液流延法制备聚氟乙烯薄膜的工艺，其特征在于制备聚氟乙烯稀溶液所需的温度介于130～180℃之间。

5.如权利要求1所述的溶液流延法制备聚氟乙烯薄膜的工艺，其特征在于成膜方式简单、灵活，可选用钢带挤出流延、钢带涂布、辊筒挤出流延、辊筒涂布、辊筒蘸液等制膜方法。

6.如权利要求1所述的溶液流延法制备聚氟乙烯薄膜的工艺，其特征在于流延成膜与干燥固化在辊筒或钢带上同步完成，成膜速度快、效率高。

7.如权利要求1所述的溶液流延法制备聚氟乙烯薄膜的工艺，其特征在于薄膜的厚度范围宽，在5～100μm之间可调，且产品厚度均匀。