CN104975371A - 聚四氟乙烯单丝及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了聚四氟乙烯单丝，单丝含有72-76wt％的聚四氟乙烯和0.5-1.3wt％无机纳米添加剂，单丝直径为0.5-4.5mm。其中无机纳米粒子的添加起到了增韧增强的效果，而且所制得单丝的耐磨性也有了一定程度的提高，大大拓宽了聚四氟乙烯单丝的应用领域。本发明还公开了这种聚四氟乙烯单丝的生产方法，它包括混料、加料、推压、干燥、拉伸及卷绕工序，其中干燥工序中采用的是连续的多级烘干体系，该体系包含的三个步骤为干燥、烧结和冷却步骤，本发明在工艺上采用的这种连续的多级烘干体系，提高了聚四氟乙烯单丝干燥的效率，进一步使单丝的强度有了明显的提高。

Description

聚四氟乙烯单丝及其生产方法

技术领域：

本发明涉及聚四氟乙烯单丝及其生产方法，属于高分子纤维领域。

背景技术：

聚四氟乙烯是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，因此得塑料王之美称。它能在任何种类化学介质长期使用，它的产生解决了我国化工、石油、制药等领域的许多问题。已被广泛地应用作为密封材料和填充材料。

由于聚四氟乙烯具有上述优良特性，主要用在产业用纺织品中，比如在热气体过滤制品的缝纫和其他要求高收缩强度、耐热和耐化学腐蚀的制品缝纫，亦可用于医用纺织品领域。目前对于聚四氟乙烯单纤维的生产加工已有大量研究，纺丝方法主要有载体纺丝、糊状挤压纺丝、膜裂纺丝及熔法纺丝。载体纺丝及熔法纺丝存在着耗时耗能高等缺点，糊状挤压纺丝得到的纤维没有确切的纤度，膜裂纺丝得到的单丝纤维较粗，不利于使用。对于除膜裂纺丝外其他需要烧结工序的纺丝方法来说，烧结温度及纤维烧结时间对纤维性能的影响还需要进一步研究。

现有的单丝强度小，制备方法复杂，工作性能不理想。目前CN102321932A公开的使用熔融纺丝制备的单丝直径为0.10-1.0mm，单丝强度为3.0cN/dtex。该方法制备的单丝是聚四氟乙烯与其他聚合物的混合物，单丝制备不纯，故会影响单丝性能。不适合大批量的生产。

发明内容：

本发明的目的是提供一种大直径的聚四氟乙烯单丝。

所述单丝含有72-76wt％的聚四氟乙烯和0.5-1.3wt％无机纳米粒子添加剂。

所述的聚四氟乙烯单丝直径为0.5-4.5mm，单丝的断裂强度为3-6.5cN/dtex，断裂伸长率为15-32％。

所述无机纳米粒子添加剂为纳米碳酸钙。

本发明的另一个目的是为解决上述技术问题提供了一种本发明聚四氟乙烯单丝的生产方法。

聚四氟乙烯单丝的生产方法，包括混料、加料、推压、干燥、拉伸卷绕工序，其中干燥工序中采用的是连续的多级烘干体系，该体系包含的三个步骤为干燥、烧结和冷却步骤。

所述混料工序为将72-76wt％聚四氟乙烯的粉末结团料振摇击碎，所得粉末料经10目不锈钢网过筛，将聚四氟乙烯粉末料和0.05-1.3wt％纳米碳酸钙一起倒入密封的广口瓶中，加入20-28wt％润滑助剂航空煤油，摇动混合30-38min，置于水浴锅中保温16-18小时，保温结束后再次过10目筛，其中水浴锅温度为30-78℃。

所述加料工序为利用上述混合料自身的重力，将混合充分的混合料以均匀连续的方式倒入模腔中，进行加料。

所述推压工序为将模腔中的混合料从口模中强制挤出而成为聚四氟乙烯初生单丝，选定模腔和口模的温度为30-58℃，选择锥角为30-43°，减速比为1000-1750。

所述干燥工序为将所制得的聚四氟乙烯初生单丝先通过干燥段，干燥段温度为122-138℃，进行干燥，保温16-18小时，然后再将其通过空气段，完全去除净单丝中所含的航空煤油；再通过烧结部分，烧结部分温度为352-375℃，进行烧结1-2小时，再在冷却水在进行冷却，冷却条件为室温。

所述拉伸卷绕工序为将所制得的聚四氟乙烯单丝进行后拉伸，拉伸倍数为3-5倍，拉伸好了之后再进行卷绕，卷绕速度为50-120m/min。

有益效果：本发明的聚四氟乙烯与无机纳米粒子混合制备的单丝，单丝直径达0.5-4.5mm，单丝强度为3-6.5cN/dtex，断裂伸长率为15-32％。其中无机纳米粒子的添加起到了增韧增强的效果，而且所制得单丝的耐磨性也有了一定程度的提高，大大拓宽了聚四氟乙烯单丝的应用领域。本发明在工艺上采用了这种连续的多级烘干体系，提高了聚四氟乙烯单丝干燥的效率，进一步使单丝的强度有了明显的提高。

具体实施方式：

下面的实施列可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

把80％粉末的结团料放入密封的广口瓶中进行振动以击碎，然后将所得的粉末料经过10目的不锈钢丝网筛过筛，得到小粒径的粉末料，将80％聚四氟乙烯粉末料和1％纳米碳酸钙一起倒入密封的广口瓶中，20％的航空煤油，密封瓶口，摇动混合30min，然后将装有混合料的广口瓶置于水浴锅中，保持30℃的温度，保温20h，保温结束后再过筛。利用混合料自身的重力，将混合充分的混合料以均匀连续的方式倒入模腔中，进行加料。将模腔中的混合料从口模中强制挤出而成为初生单丝。选定模腔和口模温度为30℃。，选择锥角为40°。减速比选择1000。将所制得的单丝先通过干燥段，干燥段温度为122℃，进行干燥，保温16小时，然后再将其通过空气段，再通过烧结部分，烧结部分温度为352℃，进行烧结；再在冷却水中进行冷却，冷却条件为室温。最终获得具有一定强度和伸长率的聚四氟乙烯单丝。最后将单丝进行后拉伸，拉伸倍数为4倍，拉伸好了之后再进行卷绕。所得单丝的断裂强度为5cN/dtex，断裂伸长率为25％，单丝直径为1.4.5mm。

实施例2：

物料为75％聚四氟乙烯粉末的结团料和2.0％纳米碳酸钙以及25％的航空煤油，按照实施例1的方法制作。所得单丝的断裂强度为6.5cN/dtex，断裂伸长率为25％，单丝直径为4mm。

实施例3：

物料为75％聚四氟乙烯粉末的结团料和0.5％纳米碳酸钙以及25％的航空煤油，按照实施例1的方法制作。所得单丝的断裂强度为5.5cN/dtex，断裂伸长率为30％，单丝直径为4mm。

实施例4：

物料为75％聚四氟乙烯粉末的结团料和1.0％纳米碳酸钙以及25％的航空煤油，按照实施例1的方法制作。所得单丝的断裂强度为6cN/dtex，断裂伸长率为25％，单丝直径为2.8mm。

实施例5

物料为72％聚四氟乙烯粉末的结团料和1.0％纳米碳酸钙以及30％的航空煤油，按照实施例1的工艺制作。所得单丝的断裂强度为4cN/dtex，断裂伸长率为16％，单丝直径为2.8mm。

实施例6

物料为75％聚四氟乙烯粉末的结团料和0％纳米碳酸钙以及25％的航空煤油，按照实施例1的工艺制作。所得单丝的断裂强度为3.5cN/dtex，断裂伸长率为18％，单丝直径为2.0mm。

如上面表格所示，无机纳米粒子的添加可以有效的增加单丝的直径，增强单丝断裂强度，提高单丝的断裂伸长率。

Claims (7)

1.聚四氟乙烯单丝，其特征是：所述单丝含有72-76wt％的聚四氟乙烯和0.5-1.3wt％无机纳米粒子添加剂；

所述的聚四氟乙烯单丝直径为0.5-4.5mm，单丝的断裂强度为3-6.5cN/dtex，断裂伸长率为15-32％；

所述无机纳米粒子添加剂为纳米碳酸钙。

2.一种权利要求1所述的聚四氟乙烯单丝的生产方法，包括混料、加料、推压、干燥、拉伸卷绕工序，其特征是：干燥工序中采用的是连续的多级烘干体系，所述体系包括干燥、烧结和冷却三个阶段。

3.根据权利要求2所述的聚四氟乙烯单丝的生产方法，其特征是：所述的混料工序为将72-76wt％聚四氟乙烯的粉末结团料振摇击碎，所得粉末料经10目不锈钢网过筛，将过筛后的聚四氟乙烯粉末料和0.5-1.3wt％纳米碳酸钙一起倒入密封的容器中，加入20-28wt％润滑助剂，摇动混合30-38min，置于水浴锅中保温16-18小时，保温结束后再次过10目筛，其中水浴锅温度为30-78℃。

4.根据权利要求3所述的聚四氟乙烯单丝的生产方法，其特征是：所述加料工序为利用上述混合料自身的重力，将混合充分的混合料以均匀连续的方式倒入模腔中，进行加料。

5.根据权利要求4所述的聚四氟乙烯单丝的生产方法，其特征是：所述的推压工序为将模腔中的混合料从口模中挤出而成为聚四氟乙烯初生单丝，选定模腔和口模的温度为30-58℃，选择锥角为30-43°，减速比为1000-1750。

6.根据权利要求5所述的聚四氟乙烯单丝的生产方法，其特征是：所述的干燥工序为将所制得的聚四氟乙烯初生单丝先通过干燥段，干燥段温度为122-138℃，进行干燥，保温16-18小时，然后再将其通过空气段，再通过烧结部分，烧结部分温度为352-375℃，烧结1-2小时，再在冷却水进行冷却，冷却条件为室温。

7.根据权利要求6所述的聚四氟乙烯单丝的生产方法，其特征是：所述的拉伸卷绕工序为将所制得的聚四氟乙烯单丝进行后拉伸，拉伸倍数为3-5倍，拉伸好了之后再进行卷绕，卷绕速度为50-120m/min。