CN105058894A - 一种聚四氟乙烯隔热防腐膜材制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种聚四氟乙烯隔热防腐膜材制备方法，该制备方法是在纤维布上单面涂覆以聚四氟乙烯树脂为主要成分的涂层材料而制得聚四氟乙烯（以下简称PTFE）隔热防腐膜材的生产方法，纤维布先通过浸渍装置单面浸渍PTFE底层分散液，经过干燥、烘焙等工艺处理后形成底涂层，再通过涂覆装置表面涂覆PTFE结构层浆料，经过干燥、烘焙等工艺处理后形成结构涂层，最后通过浸渍装置单面浸渍PTFE表面层分散液，经过干燥、烘焙、烧结等工艺处理后形成面涂层，从而制得所需PTEE隔热防腐膜材。该产品可用于制作可拆卸式管道、阀门等管件、机械设备、仪器仪表保温隔热套；也可用于管道、阀门等管件、机械设备、仪器仪表保温层外防护材料。

Description

一种聚四氟乙烯隔热防腐膜材制备方法

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种聚四氟乙烯隔热防腐膜材及其制备方法，主要应用于可拆卸保温隔热套、管道、管件、设备保温隔热外防护材料。

背景技术

在冷热介质流动的管件如弯头、法兰、阀门、仪表，设备如橡塑挤出机、注射机、火电核电汽轮机组等热力部分不能采用常规的保温方法，而使用可拆卸式保温套，该保温套由保温内芯和防护外套组成，防护外套一般采用玻璃纤维布或玻璃纤维布涂覆硅橡胶的织物，玻璃纤维布保温效果差、强度低、不防水，玻璃纤维易对人体造成伤害；玻璃纤维布涂覆硅橡胶织物强度低、耐老化性能和耐腐蚀性差、易沾水、沾油、沾灰。在冷热介质流动的管道上，通常需要在表面安装保温材料，有效减少热损失。传统使用的保护层主要有玻璃钢、塑料、铝合金板、不锈钢板等材料，该类材料大都需要根据管道尺寸预先定制，内部还必须设置防水层，制造成本高，运输、安装不便、防水效果差、易腐蚀，且其硬度较大，一次安装使用后，不利于拆卸反复使用，并且玻璃钢、塑料耐老化性能差，金属材质易腐蚀，使用寿命均较低。目前尚未提出很好的解决方法。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种性能优异，加工方便的聚四氟乙烯隔热防腐膜材及其制备方法，。

本发明采用的技术方案是：一种聚四氟乙烯隔热防腐膜材，所述隔热防腐膜材厚度0.34-0.80㎜，共含有四层结构，从里到外依次为纤维布、底层、结构层、表面层。

进一步地，所述纤维布为玻璃纤维纺织布、碳纤维纺织布、玄武岩纤维纺织布、芳纶纤维纺织布、聚酰亚胺纤维纺织布中的任意一种，纤维布厚度为0.18-0.30㎜。

进一步地，所述底层厚度为0.05-0.15㎜，底层按重量百分比包括PTFE乳液10-50%、偶联剂0.2-1%、去离子水49-89.8%。

进一步地，所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂、硼酸酯类偶联剂一种或几种混合物。

进一步地，所述结构层厚度为0.10-0.30㎜，结构层按重量百分比包括PTFE乳液80-90%、无机增稠剂2-8%、有机增稠剂1-5%、4微米空心玻璃微珠1-2%、颜料0.5-2%、去离子水1-15.5%。

进一步地，所述无机增稠剂为二氧化硅、膨润土、硅酸铝、海泡石一种或几种混合物。

进一步地，所述有机增稠剂为聚丙烯酸类。

进一步地，所述表面层厚度为0.01-0.05㎜，表面层按重量百分比包括PTFE乳液90-95%、去离子水5-10%。

一种聚四氟乙烯隔热防腐膜材的制备方法,包括以下步骤：⑴底层制备：

①PTFE底层分散液制备，取PTEE乳液、偶联剂和去离子水，慢速搅拌至均匀；

②单面浸渍处理形成底层，将纤维布以0.5-6米/分的线速度进入浸渍设备中，使纤维布一面浸没在底层分散液中进行浸渍，再进入烘箱，依次通过烘箱的一、二烘干区烘干后卷取，一区烘干温度为80-120℃，二区烘干温度为100-240℃，在纤维布的一面形成浸渍厚度为0.05-0.15㎜的底层；

⑵结构层制备：

①结构层浆料制备，取无机增稠剂、4微米空心玻璃微珠、颜料和去离子水，快速搅拌至均匀后，将其加入PTFE乳液中，慢速搅拌均匀，静置1小时；重新进行慢速搅拌，同时缓慢加入有机增稠剂，搅拌均匀后放置1小时，测量粘度为0.5-2Pa.s；

②单面涂覆处理形成结构层，将浸渍底层的纤维布以0.5-6米/分的线速度进入涂覆设备中，在底层一面涂覆结构层浆料，再进入烘箱，依次通过烘箱的一、二烘干区烘干后卷取，一区烘干温度为100-150℃，二区烘干温度为120-280℃，在纤维布底层上形成厚度为0.10-0.30㎜的结构层；

⑶表面层制备：

①PTFE表面层分散液制备，取PTEE乳液和去离子水，慢速搅拌至均匀；

②单面浸渍处理形成表面层，将经过上述涂覆有结构层的纤维布以1-8米/分的线速度进入浸渍设备中，使涂覆有结构层的一面浸没在表面层分散液中进行浸渍，再进入烘箱，依次通过烘箱的一、二、三烘干区烘干后卷取，一区烘干温度为80-120℃，二区烘干温度为100-240℃，三区烘干温度为280-380℃，在纤维布结构层上形成浸渍厚度为0.01-0.05㎜的表面层，浸渍表面层后一次高温烧结塑化成品即为聚四氟乙烯隔热防腐膜材。

再进一步地，所述PTFE乳液固含量为45-65%。

本发明聚四氟乙烯隔热防腐膜材设计过程中，对材料的力学性能、热力学性能、防水性能进行了综合考虑。本发明通过在PTFE底层分散液中添加偶联剂，提高了纤细和PTFE树脂的润湿效果，有效改进了产品的剥离性能；采用无机增稠剂和有机增稠剂配合使用，克服了单一无机增稠剂添加量过大、单一有机增稠剂在加工温度下分解影响产品性能的缺陷，无机增稠剂还能降低产品导热系数，改善隔热效果；PTFE表面层分散液采用PTFE乳液加去离子水稀释，保证产品表面致密性，防水效果好，表面光洁度高；在浸渍底层、涂覆结构层后不进行高温烧结完全塑化，而处于半塑化状态，浸渍表面层后一次高温烧结塑化，使保证了结构层强度，又使结构层存在微气泡结构，降低了导热系数。本发明无需额外配置复杂的加工设备，仅对现有浸渍设备和涂覆设备进行简单的改进。

经本方法制造的聚四氟乙烯隔热防腐膜材充分发挥聚四氟乙烯塑料王性能和纤维布增强协同作用，具有保温效果好，常温下导热系数只有0.025W/M·K—0.055W/M·K；耐高低温，耐高温280℃，耐低温负70℃；化学稳定性好，耐各种化学腐蚀，防虫蛀，防霉变；防火阻燃，防火A级-不燃；耐老化性能好，使用寿命20年以上；自洁性能好，不沾水、不沾油；防水，与水的接触角为118度，憎水性好；强度高，柔软又有韧性，易弯曲包扎，易裁剪成各种形状。

本发明具有耐高低温、隔热，化学稳定性好，耐腐蚀、防火阻燃，防虫防霉，耐老化、抗紫外线，机械强度高，防水、防油，具有自清洁功能、柔软、有韧性，耐折易弯曲、可反复拆卸、重复使用等特点，可广泛应用于制作可拆卸式管道、阀门等管件、机械设备、仪器仪表保温隔热套；也可用于管道、阀门等管件、机械设备、仪器仪表保温层外防护材料。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例一

⑴单面浸渍处理形成底层。PTFE底层分散液按重量百分比配比：固含量60%的PTFE乳液10%、KH550硅烷偶联剂0.5%、去离子水89.5%。将PTEE乳液、硅烷偶联剂和去离子水加入容器中，搅拌速度80转/分钟，搅拌至各组分分散均匀；将PTFE底层分散液加入浸渍设备料槽内，再将厚度0.2㎜的玻璃纤维布卷绕在浸渍设备的传动轴上，然后半包在料槽内的浸渍辊上，使纤维布一面与PTFE底层分散液接触进行单面浸渍处理，通过厚度调节辊控制底层浸渍厚度后，进入烘箱，依次通过烘箱的一、二个区，烘箱设定温度第一区100℃、第二区220℃，以3.5米/分钟的线速度经过烘箱除去水份和助剂后卷取，底层浸渍厚度为0.06㎜。⑵单面涂覆处理形成结构层。结构层浆料按重量百分比配比：PTFE乳液90%、二氧化硅3%、水性丙烯酸增稠剂2%、4微米空心玻璃微珠2%、水性灰色颜料色浆1%、去离子水2%；将二氧化硅、4微米空心玻璃微珠、水性灰色颜料色浆和去离子水加入容器中，搅拌速度1000-2000转/分钟，搅拌1小时至均匀后，再加入PTFE乳液，搅拌速度80转/分钟，搅拌0.5小时并静置1小时后，边搅拌边缓慢加入水性丙烯酸增稠剂，搅拌速度80转/分钟，搅拌至各组分分散均匀无沉底、凝结现象，静置1小时，粘度为1.4Pa.s；将结构层浆料加入涂覆设备料槽内，再将浸渍底层的玻璃纤维布卷绕在涂覆设备的传动轴上，采用刮刀或辊涂方法在底层一面涂覆结构层浆料，进入烘箱，依次通过烘箱的一、二个区，烘箱设定温度第一区120℃、第二区260℃，以3米/分钟的线速度经过烘箱除去水份和助剂后卷取，结构层浸渍厚度为0.2㎜。⑶单面浸渍处理形成表面层。PTFE表面层分散液按重量百分比配比：PTFE乳液90%、去离子水10%。将PTEE乳液、去离子水加入容器中，搅拌速度80转/分钟，搅拌至各组分分散均匀；将PTFE表面层分散液加入浸渍设备料槽内，再将涂覆结构层的玻璃纤维布卷绕在浸渍设备的传动轴上，然后半包在料槽内的浸渍辊上，使纤维布结构层一面与PTFE表面层分散液接触进行单面浸渍处理，通过厚度调节辊控制表面层浸渍厚度后，进入烘箱，依次通过烘箱的一、二、三个区，烘箱设定温度第一区100℃、第二区240℃、第三区360℃，以3米/分钟的线速度经过烘箱除去水份、助剂和烧结后卷取、检验，表面层浸渍厚度为0.02㎜，成品即为聚四氟乙烯隔热防腐膜材。

实施例二

⑴单面浸渍处理形成底层。PTFE底层分散液按重量百分比配比：固含量60%的PTFE乳液20%、KH550硅烷偶联剂0.8%、JTW钛酸酯偶联剂1%、去离子水78.2%。将PTEE乳液、偶联剂和去离子水加入容器中，搅拌速度80转/分钟，搅拌至各组分分散均匀；将PTFE底层分散液加入浸渍设备料槽内，再将厚度0.2㎜的平纹碳纤细布卷绕在浸渍设备的传动轴上，然后半包在料槽内的浸渍辊上，使纤维布一面与PTFE底层分散液接触进行单面浸渍处理，通过厚度调节辊控制底层浸渍厚度后，进入烘箱，依次通过烘箱的一、二个区，烘箱设定温度第一区110℃、第二区240℃，以3米/分钟的线速度经过烘箱除去水份和助剂后卷取，底层浸渍厚度为0.04㎜。⑵单面涂覆处理形成结构层。结构层浆料按重量百分比配比：PTFE乳液85%、二氧化硅1%、海泡石3%、水性丙烯酸增稠剂1%、4微米空心玻璃微珠1%、水性白色颜料色浆0.5%、去离子水8.5%；将二氧化硅、海泡石、4微米空心玻璃微珠、水性白色颜料色浆和去离子水加入容器中，搅拌速度1000-2000转/分钟，搅拌1小时至均匀后，再加入PTFE乳液，搅拌速度80转/分钟，搅拌0.5小时并静置1小时后，边搅拌边缓慢加入水性丙烯酸增稠剂，搅拌速度80转/分钟，搅拌至各组分分散均匀无沉底、凝结现象，静置1小时，粘度为1.8Pa.s；将结构层浆料加入涂覆设备料槽内，再将浸渍底层的纤维布卷绕在涂覆设备的传动轴上，采用刮刀或辊涂方法在底层一面涂覆结构层浆料，进入烘箱，依次通过烘箱的一、二个区，烘箱设定温度第一区150℃、第二区280℃，以4米/分钟的线速度经过烘箱除去水份和助剂后卷取，结构层浸渍厚度为0.18㎜。⑶单面浸渍处理形成表面层。PTFE表面层分散液按重量百分比配比：PTFE乳液90%、去离子水10%。将PTEE乳液、去离子水加入容器中，搅拌速度80转/分钟，搅拌至各组分分散均匀；将PTFE表面层分散液加入浸渍设备料槽内，再将涂覆结构层的纤维布卷绕在浸渍设备的传动轴上，然后半包在料槽内的浸渍辊上，使纤维布结构层一面与PTFE表面层分散液接触进行单面浸渍处理，通过厚度调节辊控制表面层浸渍厚度后，进入烘箱，依次通过烘箱的一、二、三个区，烘箱设定温度第一区90℃、第二区220℃、第三区380℃，以4米/分钟的线速度经过烘箱除去水份、助剂和烧结后卷取、检验，表面层浸渍厚度为0.03㎜，成品即为聚四氟乙烯隔热防腐膜材。实施例三

⑴单面浸渍处理形成底层。PTFE底层分散液按重量百分比配比：固含量60%的PTFE乳液25%、KH550硅烷偶联剂0.2%、JTW18铝酸酯偶联剂0.3%、去离子水74.5%。将PTEE乳液、偶联剂和去离子水加入容器中，搅拌速度80转/分钟，搅拌至各组分分散均匀；将PTFE底层分散液加入浸渍设备料槽内，再将厚度0.25㎜的玻璃纤维布卷绕在浸渍设备的传动轴上，然后半包在料槽内的浸渍辊上，使纤维布一面与PTFE底层分散液接触进行单面浸渍处理，通过厚度调节辊控制底层浸渍厚度后，进入烘箱，依次通过烘箱的一、二个区，烘箱设定温度第一区110℃、第二区235℃，以4米/分钟的线速度经过烘箱除去水份和助剂后卷取，底层浸渍厚度为0.08㎜。⑵单面涂覆处理形成结构层。结构层浆料按重量百分比配比：PTFE乳液80%、膨润土4%、硅酸铝2%、水性丙烯酸增稠剂3%、4微米空心玻璃微珠1%、水性灰色颜料色浆1%、去离子水9%；将膨润土、硅酸铝、4微米空心玻璃微珠、水性灰色颜料色浆和去离子水加入容器中，搅拌速度1000-2000转/分钟，搅拌1小时至均匀后，再加入PTFE乳液，搅拌速度80转/分钟，搅拌0.5小时并静置1小时后，边搅拌边缓慢加入水性丙烯酸增稠剂，搅拌速度80转/分钟，搅拌至各组分分散均匀无沉底、凝结现象，静置1小时，粘度为1.55Pa.s；将结构层浆料加入涂覆设备料槽内，再将浸渍底层的玻璃纤维布卷绕在涂覆设备的传动轴上，采用刮刀或辊涂方法在底层一面涂覆结构层浆料，进入烘箱，依次通过烘箱的一、二个区，烘箱设定温度第一区130℃、第二区280℃，以3米/分钟的线速度经过烘箱除去水份和助剂后卷取，结构层浸渍厚度为0.25㎜。⑶单面浸渍处理形成表面层。PTFE表面层分散液按重量百分比配比：PTFE乳液95%、去离子水5%。将PTEE乳液、去离子水加入容器中，搅拌速度80转/分钟，搅拌至各组分分散均匀；将PTFE表面层分散液加入浸渍设备料槽内，再将涂覆结构层的玻璃纤维布卷绕在浸渍设备的传动轴上，然后半包在料槽内的浸渍辊上，使纤维布结构层一面与PTFE表面层分散液接触进行单面浸渍处理，通过厚度调节辊控制表面层浸渍厚度后，进入烘箱，依次通过烘箱的一、二、三个区，烘箱设定温度第一区100℃、第二区220℃、第三区380℃，以4米/分钟的线速度经过烘箱除去水份、助剂和烧结后卷取、检验，表面层浸渍厚度为0.02㎜，成品即为聚四氟乙烯隔热防腐膜材。

经测试，通过实施例一、实施例二、实施例三制造的聚四氟乙烯隔热防腐膜材指标如下表：

本发明专利申请保护范围不局限于给出的实施例。

Claims (2)

1.一种聚四氟乙烯隔热防腐膜材制备方法，其特征在于：所述隔热防腐膜材厚度0.34-0.80㎜，共含有四层结构，从里到外依次为纤维布、底层、结构层、表面层;所述纤维布为玻璃纤维纺织布、碳纤维纺织布、玄武岩纤维纺织布、芳纶纤维纺织布、聚酰亚胺纤维纺织布中的任意一种，纤维布厚度为0.18-0.30㎜;所述底层厚度为0.05-0.15㎜，底层按重量百分比包括PTFE乳液10-50%、偶联剂0.2-1%、去离子水49-89.8%;：所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂、硼酸酯类偶联剂一种或几种混合物;所述结构层厚度为0.10-0.30㎜，结构层按重量百分比包括PTFE乳液80-90%、无机增稠剂2-8%、有机增稠剂1-5%、4微米空心玻璃微珠1-2%、颜料0.5-2%、去离子水1-15.5%;所述无机增稠剂为二氧化硅、膨润土、硅酸铝、海泡石一种或几种混合物;所述有机增稠剂为聚丙烯酸类;所述表面层厚度为0.01-0.05㎜，表面层按重量百分比包括PTFE乳液90-95%、去离子水5-10%;

制备步骤为：

⑴底层制备：

①PTFE底层分散液制备，取PTEE乳液、偶联剂和去离子水，慢速搅拌至均匀；

②单面浸渍处理形成底层，将纤维布以0.5-6米/分的线速度进入浸渍设备中，使纤维布一面浸没在底层分散液中进行浸渍，再进入烘箱，依次通过烘箱的一、二烘干区烘干后卷取，一区烘干温度为80-120℃，二区烘干温度为100-240℃，在纤维布的一面形成浸渍厚度为0.05-0.15㎜的底层；

⑵结构层制备：

结构层浆料制备，取无机增稠剂、4微米空心玻璃微珠、颜料和去离子水，快速搅拌至均匀后，将其加入PTFE乳液中，慢速搅拌均匀，静置1小时；重新进行慢速搅拌，同时缓慢加入有机增稠剂，搅拌均匀后放置1小时，测量粘度为0.5-2Pa.s；

单面涂覆处理形成结构层，将浸渍底层的纤维布以0.5-6米/分的线速度进入涂覆设备中，在底层一面涂覆结构层浆料，再进入烘箱，依次通过烘箱的一、二烘干区烘干后卷取，一区烘干温度为100-150℃，二区烘干温度为120-280℃，在纤维布底层上形成厚度为0.10-0.30㎜的结构层；

⑶表面层制备：

①PTFE表面层分散液制备，取PTEE乳液和去离子水，慢速搅拌至均匀；

②单面浸渍处理形成表面层，将经过上述涂覆有结构层的纤维布以1-8米/分的线速度进入浸渍设备中，使涂覆有结构层的一面浸没在表面层分散液中进行浸渍，再进入烘箱，依次通过烘箱的一、二、三烘干区烘干后卷取，一区烘干温度为80-120℃，二区烘干温度为100-240℃，三区烘干温度为280-380℃，在纤维布结构层上形成浸渍厚度为0.01-0.05㎜的表面层，浸渍表面层后一次高温烧结塑化成品即为聚四氟乙烯隔热防腐膜材。

2.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯隔热防腐膜材制备方法,其特征在于，所述PTFE乳液固含量为45-65%。