CN110511518A

CN110511518A - 一种防静电铁氟龙薄膜的制备方法

Info

Publication number: CN110511518A
Application number: CN201910799742.8A
Authority: CN
Inventors: 黄贵军
Original assignee: Foshan Huifu Polymer Materials Co Ltd
Current assignee: Foshan Huifu Polymer Materials Co Ltd
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2019-11-29

Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种防静电铁氟龙薄膜的制备方法，通过原料选取、混料、模压成型、高温烧结、车削成膜和整形的步骤制备而成，本发明以聚四氟乙烯作为基材，加入炭黑作为抗静电剂，选用粒径、堆积密度、含水率适宜的原料，并优化组分配比，同时严格把控各步骤的制备条件，使得制备的铁氟龙薄膜产品质量均匀，稳定性好，具有耐高低温，耐高强度硬度、耐拉伸、低摩擦磨耗的良好性能，解决了铁氟龙膜超薄厚度和防静电性能难以兼具的问题，满足OLED屏的使用需求，迎合市场的需要。

Description

一种防静电铁氟龙薄膜的制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种防静电铁氟龙薄膜的制备方法。

背景技术

铁氟龙，别称聚四氟乙烯，简称为PTFE，聚四氟乙烯是由四氟乙烯单体经本体悬浮聚合而成的高分子化合物，它具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，密封性、高润滑不粘性、良好的抗老化能力、耐高低温等优异特性优点，并且其本身对人体没有毒性。

目前铁氟龙广泛应用于液晶行业，业内统称缓冲材，通常称作电子膜或铁氟龙膜，在液晶屏模组绑定过程中对铁氟龙膜的要求极其高，尤其是对薄膜的厚度及厚薄公差，耐高温变形率，外观清洁度都非常高。随着液晶面板技术的不断发展，超薄高清自发光的OLED屏已经逐渐代替传统的TFT-LCD屏，对生产所涉及的电子元器件和制造设备的精准度要求更加严格，通常需要厚度小于0.1mm的超薄薄膜，甚至需要做到0.01mm，且必须在无尘无静电的环境中进行，实际生产中设备对静电的敏感度非常高，产生静电将会影响设备的运行精度，甚至可能击穿电子元器件如IC、芯片等，导致产品不良甚至报废，影响正产生产，所以在整个生产过程中要求所用的主辅材料须具备防静电性能。

普通白色铁氟龙膜自身不防静电，表面电阻为1×10^11～12Ω，稍微摩擦就会产生非常强的静电，防静电的铁氟龙膜产品要求表面其电阻为1×10^6～9Ω，要达到防静的表面电阻必须对铁氟龙膜进行改性，通常在铁氟龙原材料中加入一些抗静电剂，使其达到防静电的目的，改变铁氟龙膜表面电阻值，保证在产线中不会出现由于摩擦或其他原因导致静电产生从而影响正产生产。

目前国内在铁氟龙薄膜防静电领域研究较少，市面上常见的是较厚的PTFE防静电板和棒条，这些都难以做成铁氟龙薄膜，此外，在铁氟龙薄膜制备的过程中如何保证原料混合均匀性也是一大问题，一旦原料混合不均匀，铁氟龙薄膜制品将会出现色差、白点、白斑、甚至掉粉的现象，严重影响正常使用。基于此，开发一种铁氟龙薄膜的制备方法，使得铁氟龙薄膜制品的厚度小于0.1mm，同时具备防静电性能，且质量均一，稳定性好，使其满足超薄高清自发光的OLED屏的应用需求至关重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种防静电铁氟龙薄膜的制备方法，解决铁氟龙薄膜厚度和抗静电性能难以兼顾的难题，使其制备的铁氟龙薄膜质量均一、稳定性好，厚度达到小于0.1mm兼具优异的抗静电性能，使其适用于OLED屏的应用。

为解决上述问题，本发明提供一种防静电铁氟龙薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：原料选取，选用聚四氟乙烯作为基材，加入炭黑作为抗静电剂，按重量百分比计，所述聚四氟乙烯的组分含量为94%～97%，所述炭黑的组分含量为3%～6%；其中，所述聚四氟乙烯的平均粒径为22.5～27.5μm，堆积密度为300～500g/L，含水率≤0.04%；所述炭黑的表面积为750～1000，平均粒径为25～50nm，堆积密度为130g/L，含水率≤0.05%；

步骤2：混料，将步骤1中选取的原料经循环多次的连续混合使其充分均匀，可以有效避免传统单次混合过程中产生粉尘和发热结团导致混合不均匀的问题；

步骤3：模压成型制得铁氟龙坯体，压制速度控制在10～30mm/min，排气次数15～25次，以预定压力保压时间为10～50min；其中，预定压力F＝制品截面积S/油缸活塞面积s×单位压力P，P＝250～300kgf；

步骤4：高温烧结制得半成品，包括升温、保温、降温三种阶段，升温阶段中升温速度为10～30℃/h，且具有6～15个保温阶段；最高保温温度为360～380℃；降温阶段中降温速度不大于升温速度，且具有3～6个保温阶段；最高保温温度的保温时间为900～1200min，其余保温温度的单次保温时间为5～480min；

步骤5：车削成膜，通过机械加工将步骤4中制备的半成品车削成铁氟龙薄膜；

步骤6：整形，在温度为90～180℃的条件下，将步骤5中制备的铁氟龙薄膜进行整形，以充分释放车削中产生的应力，使铁氟龙薄膜平整不变形，便于根据要求分切成不同宽度规格的成品铁氟龙薄膜。

本发明提供的铁氟龙薄膜是聚四氟乙烯作为基材，加入抗静电剂炭黑制成的一种混合物质，两者的原料性能的选择，混合的比例和均匀程度都会直接影响的铁氟龙薄膜产品的品质和使用效果。

进一步地，所述炭黑为炉法炭黑，本发明选用炉法制备的导电炭黑作为防静电剂，该炭黑具有高结构、颗粒细、网状链堆积紧密、比表面积大、单位质量颗粒多的特定，有利于在聚合物中形成链式导电结构，粒径分布宽的炭黑粒子比粒径分布窄的炭黑粒子更能赋予聚合物导电性，这主要是由于粒径分布宽的炭黑，少数大直径粒子需要数目巨大，直径更小的粒子给予补偿，使得炭黑的平均粒径相同情况下，粒径分布宽的炭黑的粒子总数多于粒径分布窄的炭黑。

进一步地，在进行所述步骤2混料之前将所述炭黑烘干，烘干温度为120～150℃，烘干时间为2～6h，由于炭黑的表面积较大，容易吸附挥发份环境中的水分，所以炭黑在运输，贮存及使用过程中要特别注意吸湿问题，故在进行之前要对水分含量较高的炭黑进行烘干处理。

进一步地，在进行所述步骤2混料之前将所述聚四氟乙烯在4～16℃下进行低温储存，聚四氟乙烯在此温度下不容易结团，分散性好，降低了原料混合的难度。

进一步地，所述低温储存的时间≥36h。

进一步地，在所述步骤4中，当所述保温温度为325±5℃时，保温时间为210～480min，325℃为结晶点温度，在该温度左右的保温时间适度延长，有助于提高制品的结晶度和产品的稳定性。

进一步地，所述聚四氟乙烯的分子量为800万～2000万，选用分子量较高的聚四氟乙烯，有利于提高产品的耐高温性能，且分子量分布越窄，耐高温性能约优异，同时可防止出现花斑和耐热形变大的问题。

本发明的有益效果为：

1.本发明提供的防静电铁氟龙膜的制备方法，以聚四氟乙烯作为基材，加入炭黑作为抗静电剂，选用粒径、堆积密度、含水率适宜的原料，并优化组分配比，同时严格把控各步骤的制备条件，使得制备的铁氟龙薄膜产品质量均匀，稳定性好，具有耐高低温，耐高强度硬度、耐拉伸、低摩擦磨耗的良好性能，解决了铁氟龙膜超薄厚度和防静电性能难以兼具的问题，满足OLED屏的使用需求，迎合市场的需要；

2.本发明采用多次连续循环混料的方式使原料混合均匀，有效避免传统单次混合过程中产生粉尘和发热结团导致混合不均匀的问题；

3.本发明采用升温、保温、降温的分段式温控条件的高温烧结方式，且严格把控每个温控阶段的温度和时间，有利于提高铁氟龙薄膜制品的结晶度和稳定性。

具体实施方式

下面将结合本发明的具体实施例对本发明技术方案做进一步的说明。

实施例1

一种防静电铁氟龙薄膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：原料选取，由作为基材的聚四氟乙烯作95%和作为抗静电剂的炭黑5%组成；

其中，所述聚四氟乙烯的平均粒径为25μm，堆积密度为400g/L，分子量为1000万，含水率≤0.04%；

所述炭黑的表面积为800，平均粒径为40nm，堆积密度为130g/L，含水率≤0.05%。

步骤2：混料，将步骤1中选取的原料分别加入混料器，进行初步混合，混料器转速在80～400转/分钟，转速先慢后快，初步混合时间1～10min，直至不结团，再通过负压送入混合机进行连续混合，这样重复循环2～4次，使两种原料充分混合均匀，得到特氟龙混合物粉末；

步骤3：模压成型制得铁氟龙坯体，在本实施例中，坯体尺寸为外径210mm，内径40mm，高度100mm，将步骤2得到的特氟龙混合物粉末加入到模具中，将模具置入压机上下压板的正中间，即压机活塞杆的中心水平线上，确保受力的均匀性，选择好压制工艺程序，通过 PLD控制系统自动控制压制过程，可确保产品的稳定性，压制工艺程序中，压制速度控制在10～30mm/min，排气次数15～25次，根据坯体大小增减排气次数，坯体越大排气次数越多，在预定压力下保压时间为10～50min，根据坯体高度调整保压时间，坯体越高保压时间越长；其中，预定压力F＝制品截面积S/油缸活塞面积s×单位压力P，P＝250～300kgf；

步骤4：高温烧结制得半成品，采用聚四氟乙烯专用烧结炉，整个烧结过程分为升温、保温、降温三个阶段，升温阶段中升温速度为10～30℃/h，且具有6～15个保温阶段，单次保温时间5~480分钟；最高保温温度为360～380℃，最高保温温度的保温时间为900～1200min；降温阶段中降温速度不大于升温速度，且具有3～6个保温阶段，单次保温时间5~480分钟，在本实施例中，当所述保温温度为325±5℃时，保温时间延长为210～480min；

步骤6：整形，在温度为90-180℃的条件下，将步骤5中制备的铁氟龙薄膜通过整形设备进行整形，充分释放车削中产生的应力，使其薄膜平整不变形。

实施例2

本实施例的防静电铁氟龙薄膜的制备方法的步骤同实施例1，与实施例1的区别为：

在步骤1中，所述聚四氟乙烯的组分含量为94%，平均粒径为22.5μm，堆积密度为300g/L，分子量为800万，含水率≤0.04%；

所述炭黑的组分含量为6%，表面积为750，平均粒径为30nm，堆积密度为120g/L，含水率≤0.05%。

实施例3

在步骤1中，所述聚四氟乙烯的组分含量为95%，平均粒径为25μm，堆积密度为350g/L，分子量为1500万，含水率≤0.04%；

选用炉法炭黑，其的组分含量为5%，表面积为850，平均粒径为35nm，堆积密度为125g/L，含水率≤0.05%。

实施例4

在步骤1中，所述聚四氟乙烯的组分含量为96%，平均粒径为28μm，堆积密度为450g/L，分子量为1800万，含水率≤0.04%；

所述炭黑的组分含量为4%，表面积为900，平均粒径为40nm，堆积密度为135g/L，含水率≤0.05%。

实施例5

在步骤1中，所述聚四氟乙烯的组分含量为97%，平均粒径为30μm，堆积密度为500g/L，分子量为2000万，含水率≤0.04%；

所述炭黑的组分含量为3%，表面积为1000，平均粒径为50nm，堆积密度为140g/L，含水率≤0.05%。

实施例6

在步骤1原料选取好之后，将原料聚四氟乙烯在4～16℃下进行低温储存48h，之后再进行步骤2混料。

对比例1

在步骤1中，所述聚四氟乙烯的组分含量为99.5%，所述炭黑的组分含量为0.5%。

对比例2

在步骤1中，聚四氟乙烯的含水率为0.1%；炭黑的含水率为0.5%。

对比例3

在步骤1中，聚四氟乙烯的平均粒径为50μm，炭黑的表面积为1500，平均粒径为80nm。

对比例4

在步骤2中，采用单次混合机进行原料混合。

对比例5

在步骤4中，当所述保温温度为325±5℃时，保温时间为50min。

对比例6

市售铁氟龙薄膜普通产品。

对实施例1～6及对比例1～6的铁氟龙薄膜的性能进行检测，实施例1～6制得的防静电铁氟龙薄膜的性能检测结果如表1所示。

表1 防静电铁氟龙薄膜的性能检测结果

实施例1及对比例1～6的性能检测结果对比如表2所示。

表2 实施例1及对比例1～6的性能检测结果对比

由表1可知，采用本发明提供的实施例1~5制备的防静电铁氟龙薄膜，薄膜厚度呈现黑色，且色泽均匀，厚度均小于0.1mm，比重2.15~2.20之间，拉伸强度均大于50Mpa，断裂伸长率均大于260%，冲击强度均大于16.0Kgf/cm²，硬度均大于50D，且表面电阻均小于1.0×10⁷Ω，满足OLED屏的使用需求。

由表2中实施例1和对比例1~6性能检测比对结果可知，与实施例1相比，对比例1中由于所述炭黑组分含量较低，制备的铁氟龙膜为灰白色，硬度显著降低，且表面电阻为2.3×10¹¹Ω，无法满足OLED屏的使用需求；对比例2中由于原料中聚四氟乙烯的含水率为0.1%；炭黑的含水率为0.5%，含水量较高，难以混料均匀，导致制备的的铁氟龙膜有白斑出现，影响产品外观，比重升高，且拉伸强度显著降低，导致产品均匀性差，成膜困难，厚度难以控制在0.1mm以下；对比例3中由于聚四氟乙烯和炭黑的平均粒径均大于本发明保护的范围，使得在模压成型的过程中坯体成型难度增大，且炭黑的表面积较大，在制备过程中容易吸水，导致制品出现明显色差，整体性能下降，薄膜厚度难以控制0.1mm以下；对比例4中由于采用单次混合机原料进行混合，致使原料混合不均匀，厚度为0.05mm时，表面电阻为4.1×10⁹，不满足OLED屏的更高的使用需求，制品出现白点，影响外观；对比例5中由于在步骤4中，当所述保温温度为325±5℃时，保温时间过短，致使制品的结晶度和稳定性较差，制品出现掉粉现象白点，影响使用；对比例6为市售的铁氟龙薄膜普通产品，产品厚度为0.3mm，表面电阻为3.5×10⁹，性能显著劣于本发明实施例1，难以达到OLED屏的使用需求。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明较佳的实施例，而不是全部的实施例，本发明的实施例不受上述实施例的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下通过任何修改、等同替换、改进等所获得的所有其他实施例，均应属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种防静电铁氟龙薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：原料选取，以聚四氟乙烯作为基材，加入炭黑作为抗静电剂，按重量百分比计，所述聚四氟乙烯的组分含量为94%～97%，所述炭黑的组分含量为3%～6%；

其中，所述聚四氟乙烯的平均粒径为22.5～30μm，堆积密度为300～500g/L，含水率≤0.04%；所述炭黑的表面积为750～1000，平均粒径为30～50nm，堆积密度为120～140g/L，含水率≤0.05%；

步骤2：混料，将步骤1中选取的原料经循环多次的连续混合使其充分均匀；

步骤3：模压成型制得铁氟龙坯体，压制速度控制在10～30mm/min，排气次数15～25次，在预定压力下保压时间为10～50min；其中，预定压力F＝制品截面积S/油缸活塞面积s×单位压力P，P＝250～300kgf；

步骤4：高温烧结制得半成品，包含升温、保温、降温三种阶段，升温阶段中升温速度为10～30℃/h，且具有6～15个保温阶段；最高保温温度为360～380℃；降温阶段中降温速度不大于升温速度，且具有3～6个保温阶段；最高保温温度的保温时间为900～1200min，其余保温温度的单次保温时间为5～480min；

步骤5：车削成膜；

步骤6：整形后既得，所述整形温度控制为90～180℃。

2.如权利要求1所述的防静电铁氟龙薄膜的制备方法，其特征在于，所述炭黑为炉法炭黑。

3.如权利要求1或2所述的防静电铁氟龙薄膜的制备方法，其特征在于，在进行所述步骤2混料之前将所述炭黑烘干，烘干温度为120～150℃，烘干时间为2～6h。

4.如权利要求3所述的防静电铁氟龙薄膜的制备方法，其特征在于，在进行所述步骤2混料之前将所述聚四氟乙烯在4～16℃下进行低温储存。

5.如权利要求4所述的防静电铁氟龙薄膜的制备方法，其特征在于，所述低温储存的时间≥36h。

6.如权利要求4所述的防静电铁氟龙薄膜的制备方法，其特征在于，在所述步骤4中，当所述保温温度为325±5℃时，保温时间为210～480min。

7.如权利要求6所述的防静电铁氟龙薄膜的制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯的分子量为800万～2000万。