CN109929198B

CN109929198B - 一种抗静电聚四氟乙烯薄膜及其制备方法

Info

Publication number: CN109929198B
Application number: CN201910270032.6A
Authority: CN
Inventors: 陈银青; 薛士临; 陈迎妹; 张建军
Original assignee: Lingfulong New Material Technology Jiangsu Co ltd; Shanghai Linflon Film Technology Co ltd
Current assignee: Lingfulong New Material Technology Jiangsu Co ltd; Shanghai Linflon Film Technology Co ltd
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2021-01-15
Anticipated expiration: 2039-04-04
Also published as: CN109929198A

Abstract

本发明公开了一种抗静电聚四氟乙烯薄膜，包括以下质量分数的组分：聚四氟乙烯分散树脂75％～95％；纳米金属导电粉末5％～20％；纳米石墨1％～5％。并公开了其制备方法，通过该制备方法得到的抗静电聚四氟乙烯薄膜，利用纳米石墨包覆纳米铝粉，增加了导电粉末的润滑性，在将导电纳米粉末以三明治夹心层形式夹在两层膜之间，不会影响聚四氟乙烯膜的纤维—节点形态，制得的膜的通量好，孔隙率大。

Description

一种抗静电聚四氟乙烯薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚四氟乙烯薄膜，尤其涉及一种抗静电聚四氟乙烯薄膜及其制备方法。

背景技术

聚四氟乙烯薄膜具有优异的化学稳定性、耐高低温性、不粘性等性能，而且其孔径小、孔隙率高、通量大，被广泛的应用于过滤分离领域。但由于聚四氟乙烯薄膜强度低、耐磨性差、静电集聚显著等问题，影响了其使用性能和使用寿命，一定程度上限制了其应用。

研究者们通过在原料中添加纳米微粒对聚四氟乙烯薄膜进行物理改性以克服上述弱点。公开号CN1203610中，戈尔公司提出用纳米级颗粒填充微空性、例如拉伸的聚四氟乙烯薄膜，其制备方法是将一定量聚四氟乙烯与纳米级无机颗粒填料混合，再加入润滑剂，制成成型物，压延、脱脂、拉伸制得纳米填充的聚四氟乙烯微孔膜，以此方法来提高聚四氟乙烯薄膜的耐磨性。公开号CN107362699A公布了一种亲水性聚四氟乙烯薄膜及其制备方法与应用。其将聚四氟乙烯、液体润滑剂和纳米二氧化硅混合、静置、制坯、推压、压延，拉伸并热定型，得到聚四氟乙烯薄膜，然后将薄膜置于含有纳米纤维素、戊二醛和聚四氟乙烯醇的乙醇溶液中，进行化学改性，得到亲水聚四氟乙烯薄膜。公开号CN107418108A中将改性后的纳米二氧化钛、纳米氧化锌及联合高分子永久性抗静电剂聚环氧乙烷和表面活性剂型抗静电剂硬脂酸聚乙二醇脂与聚四氟乙烯原料混合，制得抗静电聚四氟乙烯薄膜。类似的还有公开号为CN107233764A纳米微孔活性硅加入到聚四氟乙烯乳液中经超声波分散，并在80～90℃水浴条件下，用磁力搅拌至混合物成膏状，然后，用过压延、双向拉伸制得聚四氟乙烯微孔膜，并将此微孔膜复合到针刺滤料上，得到具有吸附脱除烟气中的二噁英、二氧化硫、硫化氢、氯化氢等气体及挥发性重金属能力的覆膜滤料。

以上方法均将无机纳米微粒直接与聚四氟乙烯分散树脂或乳液混合，将其分散在原料中，然后经过传统的压坯成型、压延、双向拉伸制得具有特殊功能的聚四氟乙烯微孔膜。现有技术问题：由于无机纳米微粒和聚四氟乙烯原料不相容，所以，混合料存在无机纳米微粒和聚四氟乙烯原料混合不匀、无机纳米微粒结团等现象，导致聚四氟乙烯微孔膜耐磨、导电、亲水等特性不匀，同时，由于无机纳米微粒和聚四氟乙烯原料不相容，在拉伸过程中，膜容易破裂，降低成品率及微孔膜质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是无机纳米金属导电粉末不能在聚四氟乙烯薄膜上均匀分布。为了解决上述问题，本发明提供一种抗静电聚四氟乙烯薄膜，包括以下质量分数的组分：

聚四氟乙烯分散树脂75％～90％；

纳米金属导电粉末5％～20％；

纳米石墨1％～5％。

进一步地，聚四氟乙烯分散树脂的质量分数为80％～88％，纳米金属导电粉末的质量分数为12％～16％，纳米石墨的质量分数为2％～3％。

进一步地，纳米金属导电粉末包括纳米铝粉、纳米铜粉或纳米铁粉中任意一种或几种。

进一步地，纳米金属导电粉末的粒径为20～100nm。优选的，纳米金属导电粉末的粒径为30～50nm。

进一步地，纳米石墨的粒径为0～10nm。

本发明还公开了一种抗静电聚四氟乙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将聚四氟乙烯粉末与助挤剂混合均匀，静置、塑化，得到塑化后原料；

步骤二，将司盘60加入到乙醇溶液中溶解，加入纳米金属导电粉末，不断搅拌使纳米金属导电粉末表层均匀的涂覆司盘60，然后向其中加入纳米石墨，混合搅拌，使纳米石墨均匀的粘附在纳米导电材料表面，得到混合纳米粉末

步骤三，将步骤一中的塑化后原料进行压坯、推压挤出、压延，制成厚度为0.20～0.35mm的基带；优选的，基带厚度为0.25～0.30mm。

步骤四，将两卷步骤三中的基带同时放卷输入脱脂机中进行脱脂并叠合，叠合前，在下层基带的上表面均匀的洒上步骤二中的混合纳米粉末，脱脂温度为100～180℃，输入速度为5～20m/min，得到叠合膜；

步骤五，将步骤四中的叠合膜进行纵向拉伸，拉伸倍数为10～30倍，牵伸温度为120～230℃，得到纵向牵伸后的膜；

步骤六，将步骤五中的纵向牵伸后的膜进行横向拉伸，得到聚四氟乙烯微孔膜，其中牵伸倍数为12～30倍。

进一步地，在步骤三中，基带的厚度为0.25～0.30mm。

进一步地，在步骤四中，脱脂温度为120～150℃，输入速度为8～10m/min。

进一步地，在步骤五中，拉伸倍数为15～22倍，牵伸温度为170～200℃。

进一步地，在步骤六中，牵伸倍数为15～20倍。

本发明具有如下有益效果：

1)现有技术中，将纳米粉末与原料混合然后一起进行双向拉伸，由于无机粉末与聚四氟乙烯树脂不相容，粉末颗粒在膜拉伸过程中，会阻碍膜的纤维化，增大结点；本发明中，利用纳米石墨包覆纳米铝粉，增加了导电粉末的润滑性，在将导电纳米粉末以三明治夹心层形式夹在两层膜之间，不会影响聚四氟乙烯膜的纤维—节点形态，制得的膜的通量好，孔隙率大。

2)由于无机粉末颗粒与聚四氟乙烯树脂不相容，为保证成膜性，无机粉末的混入比例不能高，否则在双向拉伸过程中，膜极容易被撕裂；本发明中，由于无机粉末作为芯层，不破坏上下两层膜的机构，所以，可以增加混入比例而不影响生产，提供微孔膜的导电性能。

3)本发明中，由于导电粉末的粒径小，本发明的抗静电聚四氟乙烯薄膜形成微孔膜，经拉伸的微孔膜的孔径大，在成膜及使用过程中，导电粉末会通过膜孔径向膜表面迁移，而且，由于膜孔径分布均匀，且通道曲折，能够锁住导电粒子，所以，即能增加微孔膜的导电均匀性，又能保证其耐久性。

具体实施方式

下面结合实施例描述本发明。应理解，实施方式只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制发明的范围。

实施例1

一种抗静电聚四氟乙烯薄膜，包括以下质量分数的组分：

聚四氟乙烯分散树脂75％～90％；

纳米金属导电粉末5％～20％；

纳米石墨1％～5％。

优选地，聚四氟乙烯分散树脂的质量分数为80％～88％，纳米金属导电粉末的质量分数为12％～16％，纳米石墨的质量分数为2％～3％。

其中，纳米金属导电粉末包括纳米铝粉、纳米铜粉或纳米铁粉中任意一种或几种。

优选地，纳米金属导电粉末的粒径为20～100nm。优选的，纳米金属导电粉末的粒径为30～50nm。纳米石墨的粒径为0～10nm。

其制备方法如下：

步骤三，将步骤一中的塑化后原料进行压坯、推压挤出、压延，制成厚度为0.20～0.35mm的基带；优选的，基带厚度为0.25～0.30mm。优选地，基带的厚度为0.25～0.30mm。

步骤四，将两卷步骤三中的基带同时放卷输入脱脂机中进行脱脂并叠合，叠合前，在下层基带的上表面均匀的洒上步骤二中的混合纳米粉末，脱脂温度为100～180℃，输入速度为5～20m/min，得到叠合膜；优选地，脱脂温度为120～150℃，输入速度为8～10m/min。

步骤五，将步骤四中的叠合膜进行纵向拉伸，拉伸倍数为10～30倍，牵伸温度为120～230℃，得到纵向牵伸后的膜；优选地，拉伸倍数为15～22倍，牵伸温度为170～200℃。

步骤六，将步骤五中的纵向牵伸后的膜进行横向拉伸，得到聚四氟乙烯微孔膜，其中牵伸倍数为12～30倍。优选地，牵伸倍数为15～20倍。

实施例2

一种抗静电聚四氟乙烯薄膜，包括以下质量分数的组分

聚四氟乙烯分散树脂85％；

纳米铝粉12％；其粒径为50nm。

纳米石墨3％；其粒径为10nm。

其制备方法同实施例1，本实施例的工艺参数如下：

在步骤二中，加入纳米导电铝粉；

在步骤三中，制成厚度为0.27mm的基带；

在步骤四中，脱脂温度为150℃，牵伸温度为200℃；

在步骤五中，拉伸倍数为17倍，牵伸温度为200℃；

在步骤六中，牵伸倍数为18倍。

本实施例制得的抗静电聚四氟乙烯微孔膜的表面比电阻为8.46*10⁷Ω。透气率为96L/dm²*min，孔隙率为85％。

实施例3

一种抗静电聚四氟乙烯薄膜，包括以下质量分数的组分

聚四氟乙烯分散树脂90％；

纳米铝粉8.5％；其粒径为50nm。

纳米石墨1.5％；其粒径为10nm。

其制备方法同实施例1，本实施例的工艺参数如下：

在步骤二中，加入纳米铝粉；

在步骤三中，制成厚度为0.27mm的基带；

在步骤四中，脱脂温度为150℃，输入速度为12m/min；

在步骤五中，拉伸倍数为17倍，牵伸温度为200℃；

在步骤六中，牵伸倍数为18倍。

本实施制得的抗静电聚四氟乙烯薄膜的表面比电阻为1.45*10⁹Ω，透气率为103L/dm²*min，孔隙率为86％。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种抗静电聚四氟乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤二，将司盘60加入到乙醇溶液中溶解，加入纳米金属导电粉末，不断搅拌使纳米金属导电粉末表层均匀的涂覆司盘60，然后向其中加入纳米石墨，混合搅拌，使纳米石墨均匀的粘附在纳米导电材料表面，得到混合纳米粉末；

步骤三，将步骤一中的塑化后原料进行压坯、推压挤出、压延，制成厚度为0.20～0.35mm的基带；

2.如权利要求1所述的一种抗静电聚四氟乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，在步骤三中，所述基带的厚度为0.25～0.30mm。

3.如权利要求2所述的一种抗静电聚四氟乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，在步骤四中，脱脂温度为120～150℃，输入速度为8～10m/min。

4.如权利要求2所述的一种抗静电聚四氟乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，在步骤五中，拉伸倍速为15～22倍，牵伸温度为170～200℃，在步骤六中，牵伸倍数为15～20倍。

5.如权利要求2所述的一种抗静电聚四氟乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，在步骤六中，牵伸倍数为15～20倍。

6.如权利要求1所述的一种抗静电聚四氟乙烯薄膜的制备方法制备的抗静电聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，包括以下质量分数的组分：

聚四氟乙烯分散树脂75％～90％；

纳米金属导电粉末5％～20％；

纳米石墨1％～5％。

7.如权利要求6所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，所述聚四氟乙烯分散树脂的质量分数为80％～88％，所述纳米金属导电粉末的质量分数为12％～16％，所述纳米石墨的质量分数为2％～3％。

8.如权利要求6所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，所述纳米金属导电粉末包括纳米铝粉、纳米铜粉或纳米铁粉中任意一种或几种。

9.如权利要求6所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，所述纳米金属导电粉末的粒径为20～100nm。

10.如权利要求6所述的抗静电聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，所述纳米石墨的粒径为0～10nm。