CN101481483A - 一种抗静电聚四氟乙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗静电聚四氟乙烯薄膜及其制备方法，该方法首先利用聚四氟乙烯粉料100份与抗静电剂1～20份在高速搅拌机中混合，这种抗静电剂是由乙炔炭黑、石墨、金属导电粉等组成的复合抗静电剂，然后再通过原料混合、预压制坯，高温烧结，车削成膜，切边收卷等工艺手段制备一种抗静电的聚四氟乙烯薄膜。本发明制备的聚四氟乙烯薄膜具有永久的抗静电效果，能充分逸散其表面因摩擦而积累的电荷，添加的抗静电剂粉末在一定程度上还能起到协同补强作用，克服了其不耐磨、硬度低的特点，提高了聚四氟乙烯的机械性能。

Description

一种抗静电聚四氟乙烯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗静电聚四氟乙烯薄膜及其制备方法，属氟塑料制造技术领域。
背景技术
聚四氟乙烯薄膜是用聚四氟乙烯树脂经混合、模压制坯、烧结，再经车削，切边收卷等工艺制成。聚四氟乙烯薄膜具有强度高，绝缘性好，不粘性，在氟塑料中，聚四氟乙烯(PTFE)消耗量最大，用途最广，由于PTFE分子外有一层惰性的含氟外壳，使它具有突出的不粘性能与低的摩擦系数。PTFE具有优异的耐高低温性能和化学稳定性、很好的电绝缘性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自润滑性.有“塑料王”之美称，但它与其它塑料相比，它的机械性能不是很好，不耐磨、硬度低、易冷流。在PTFE中加入任何能以经受PTFE烧结温度(360℃-380℃)的填充剂，它的机械性能可获得大大的改善。
聚四氟乙烯具有优异的耐高低温性能和化学稳定性、很好的电绝缘性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自润滑性，而正因为其优异的电绝缘性，不导电，所以当受到外部摩擦时很容易带电而产生静电，由于静电的吸附作用，导致在塑料薄膜加工时，使得薄膜粘在机械上，不易脱离，而且塑料薄膜因局部带静电，导致薄膜易吸附成团，不易展开。此外静电对产品质量也有很大影响，塑料带静电容易使薄膜表面吸附尘埃等，极容易污染，尽管可以擦去，但加工的制品却给人以脏污的感觉，从而降低了商品价值。特别在二次加工时，吸附带入的碎屑和尘埃等造成不必要的麻烦。为了防止这些故障的产生，有必要对生产制造的薄膜进行抗静电处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗静电聚四氟乙烯薄膜及其制备方法，该方法成本低廉，过程环保，易于大规模生产，且用该方法获得的聚四氟乙烯薄膜具有很好的抗静电性能与力学性能。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种抗静电聚四氟乙烯薄膜，其主要由以下重量份的原料制成：
聚四氟乙烯粉料           100份，
复合抗静电剂             1～20份，所述复合抗静电剂为炭黑、石墨、金属导电粉中的一种或一种以上。
优选地，所述抗静电剂为炭黑、石墨、金属导电粉的混合物，更优选地，所述金属导电粉为金属镁粉或氧化锌晶须。
更优选地，其中复合抗静电剂的重量份组成为：
乙炔炭黑和石墨           100份，其中，乙炔炭黑：石墨2～8：1
金属导电粉               1～10份。
更优选为：乙炔炭黑：石墨  4～5：1
一种制备上述抗静电聚四氟乙烯薄膜的方法，主要包括以下步骤：
将聚四氟乙烯粉料与复合抗静电剂混合均匀、预压成型、高温烧结、车削成膜。
本发明所述的复合抗静电剂在薄膜材料中抗静电机理是乙炔炭黑、石墨、金属导电粉分散在薄膜材料中，所填加的填充料为纳米级或亚纳米级，在电压作用下，这些无机导电粒子间形成导电通路，传递逸散积聚的静电荷。
本发明改进了聚四氟乙烯(PTFE)薄膜生产的材料工艺配方，在配方中添加了一种优异的复合抗静电剂，从而提供了一种具有优异抗静电性能的聚四氟乙烯(PTFE)薄膜及其制备方法。这种薄膜不仅具有抗静电效果，又不影响其电绝缘性能，而且添加了复配型抗静电剂对薄膜的力学性能也有所提高。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜，其主要原料重量份组成为：
聚四氟乙烯粉料              100份
复合抗静电剂                4份
其中复合抗静电剂组分中含有下列重量组成，该复合抗静电剂为纳米级或亚纳米级，其中金属导电粉为乙炔碳黑和石墨的总重量的百分比：
乙炔炭黑：石墨          5：1(重量份)
金属导电粉(金属镁粉)          5％。
本实施例所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜材料的制备方法为：
首先将上述比例的复合抗静电剂和聚四氟乙烯粉料在高速搅拌机中充分混合均匀，其中转速为1200转/分，采用间歇式搅拌混合，然后将混合料经液压机按要求制备相应要求大小的毛坯，在380℃左右环境下鼓风旋转烧结，将烧结后的坯料经保温处理，再依产品要求切削制得薄膜，最后经过检验、切边、收卷制得抗静电聚四氟乙烯薄膜，取样品1#。
实施例2
本实施例所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜，其主要原料重量份组成为：
聚四氟乙烯粉料          100份
复合抗静电剂            8份
其中复合抗静电剂组分中含有下列重量组成，其中金属导电粉为乙炔碳黑和石墨的总重量的百分比：
乙炔炭黑：石墨            5：1
金属镁粉                  5％。
按与实施例1相同的制备方法，制得样品2#。
实施例3
本实施例所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜材料，其主要原料重量份组成为：
聚四氟乙烯粉料            100份
复合抗静电剂              12份
其中复合抗静电剂组分中含有下列重量组成，其中金属导电粉为乙炔碳黑和石墨的总重量的百分比：
乙炔炭黑：石墨             3：1
金属镁粉                   8％。
按与实施例1相同的制备方法，制得样品3#。
实施例4
本实施例所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜材料，其原料重量份组成为：
聚四氟乙烯粉料             100份
复合抗静电剂               4份
其中复合抗静电剂组分中含有下列重量组成，该复合抗静电剂为纳米级或亚纳米级，其中金属导电粉为乙炔碳黑和石墨的总重量的百分比：
乙炔炭黑：石墨              5：1(重量份)
氧化锌晶须                  2％。
按与实施例1相同的制备方法，制得样品4#。
实施例5
本实施例所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜材料，其主要原料重量份组成为：
聚四氟乙烯粉料               100份
复合抗静电剂                 8份
其中复合抗静电剂组分中含有下列重量组成，其中金属导电粉为乙炔碳黑和石墨的总重量的百分比：
乙炔炭黑：石墨               7：1
氧化锌晶须                   5％。
按与实施例1相同的制备方法，制得样品5#。
实施例6
本实施例所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜材料，其主要原料重量份组成为：
聚四氟乙烯粉料               100份
复合抗静电剂                 12份
其中复合抗静电剂组分中含有下列重量组成，其中金属导电粉为乙炔碳黑和石墨的总重量的百分比：
乙炔炭黑：石墨               5：1
氧化锌晶须                   5％。
按与实施例1相同的制备方法，制得样品6#。
实施例7
对比例1
按与实施例1相同的方法，其原料组成大致相同，不同的是，不添加任何抗静电剂制备薄膜，制得样品A#。
对比例2
按与实施例2相同的方法，只是不添加金属导电粉，其配料重量组成为：
聚四氟乙烯粉料            100份
复合抗静电剂              8份
其中复合抗静电剂组分中含有下列重量组成，其中金属导电粉为乙炔碳黑和石墨的总重量的百分比：
乙炔炭黑：石墨                5：1
金属导电粉(金属镁粉)          0。
制得样品B#。
实验中我们以体积电阻系数来衡量材料的抗静电效果，一般抗静电材料的体积电阻系数在109～1014Ω·cm-1范围就能够起到抗静电的作用。表1是不同方法所得的聚四氟乙烯薄膜的性能。从表1分析，对比实施例样品1#～6#和对比例样品A#，发现添加复合抗静电剂能显著改善薄膜的体积电阻系数，达到抗静电效果，并能对薄膜的硬度、耐磨度、拉伸强度等力学性能有所改善。随着添加量的增大，薄膜体积电阻系数逐渐增大，但是其力学性能确先增大后减小，在添加量为6％～10％时，综合性能较优。乙炔炭黑和石墨的比例最优比例为4：1～5：1，对比实施例样品1#，4#和对比例样品B#，可以发现金属导电粉在复合抗静电剂体系中占有很重要的作用，能起到“导电种子”之用，少量的金属导电粉，能大幅改善薄膜的抗静电性能。从实施例样品1#～3#和实施例样品4#～6#分析可知，金属镁粉和纳米氧化晶须均能起到导电种子的作用，对薄膜的抗静电性能均有大幅提高，但纳米氧化晶须比金属镁粉性能更优。
表1 不同方法所得聚四氟乙烯薄膜的性能
 
样品 硬度 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/％ 体积电阻系数/Ω·cm-1
1# 71 11 85 8×1011
2# 75 14 70 2×1011
3# 77 12 63 7×1010
4# 70 11 89 2×1011
5# 77 15 84 6×1010
6# 79 13 73 9×109
A# 60 10 100 1×1016
B# 73 11 85 2×1013

Claims (7)

1、一种抗静电聚四氟乙烯薄膜，其特征是，其主要由以下重量份的原料制成：
聚四氟乙烯粉料  100份，
复合抗静电剂    1～20份，所述复合抗静电剂为炭黑、石墨、金属导电粉中的一种或一种以上。
2、根据权利要求1所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜，其特征是，所述复合抗静电剂为炭黑、石墨、金属导电粉的混合物。
3、根据权利要求2所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜，其特征是，复合抗静电剂的重量份组成为：
炭黑和石墨  100份，其中，炭黑：石墨重量份比为2～8：1；
金属导电粉  1～10份。
4、根据权利要求3所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜，其特征是，所述炭黑：石墨为4～5：1。
5、根据权利要求1-4任一项所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜，其特征是，所述金属导电粉为金属镁粉。
6、根据权利要求1-4任一项所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜，其特征是，所述金属导电粉为氧化锌晶须。
7、一种制备权利要求1-6任一项所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜的方法，其特征是，主要包括以下步骤：将聚四氟乙烯粉料与复合抗静电剂混合均匀、预压成型、高温烧结最后车削成抗静电聚四氟乙烯薄膜。
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