CN113402766B - 一种膨体聚四氟乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种膨体聚四氟乙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料领域，具体而言，涉及一种膨体聚四氟乙烯材料及其制备方法。所述膨体聚四氟乙烯材料，主要由按照质量份数计的以下组分制备得到：膨胀微球5～20份和聚四氟乙烯100～130份。加热可使膨胀微球发生膨化，膨化后的膨胀微球形成中空球体，具有优异的机械强度和压缩回弹性，耐压可达30MPa，将膨胀微球填充到膨体聚四氟乙烯材料中，可以提高膨体聚四氟乙烯材料的压缩回弹性能和抗蠕变性能，同时膨体聚四氟乙烯材料在膨胀微球的膨化作用下受到多方向上的拉伸，实现了膨体聚四氟乙烯材料的三维膨化。

Description

一种膨体聚四氟乙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体而言，涉及一种膨体聚四氟乙烯材料及其制备方法。
背景技术
膨体聚四氟乙烯材料是一种新型的高性能材料，在化工、航空航天、机械制造、食品医药等行业具有十分广泛的应用。
现有技术通过拉伸(X方向和/或Y方向)工艺制备膨体聚四氟乙烯材料，膨化只能在拉伸的方向上产生，拉伸方向形成“纤维”和“节点”结构赋予材料良好的拉伸强度和抗蠕变性能，同时“纤维”和“节点”组成微孔赋予材料良好的压缩性能和低密度。
目前现有的制备工艺存在以下不足：只能在横向(X方向)和/或纵向(Y方向)拉伸，对于竖向(Z方向)或其他方向不能进行拉伸，材料的性能呈现各向异性；没有能够支撑微孔的结构，导致材料的回弹性不足。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种膨体聚四氟乙烯材料，所述的膨体聚四氟乙烯材料具有良好的压缩回弹性能、抗蠕变性能、拉伸强度和低密度性。
本发明的第二目的在于提供一种所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，该方法工艺简单，能够有效提升膨体聚四氟乙烯材料的各项性能，克服传统工艺造成的膨体聚四氟乙烯材料性能呈现各向异性的问题。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供的膨体聚四氟乙烯材料，主要由按照质量份数计的以下组分制备得到：膨胀微球5～20份和聚四氟乙烯100～130份。
本发明提供的膨体聚四氟乙烯材料，通过添加膨胀微球，使得到的膨体聚四氟乙烯材料具有高压缩回弹性和多向膨化的特点，与现有技术中膨体聚四氟乙烯材料相比，强度、压缩回弹性和抗蠕变性进一步提升。
膨胀微球是一种热塑性空心聚合物微球，由热塑性聚合物外壳和封入的液态烷烃气体组成。当加热时，壳内气体压力增加并且热塑性外壳软化，从而使膨胀微球体积显著增加，体积可以膨胀到原来的50倍。当冷却时，膨胀微球外壳再次变硬，体积固定。膨化后的微球具有更低的密度、良好的隔热性能、较高的压缩回弹性、良好的机械强度耐压可达30MPa。
聚四氟乙烯(PTFE)具有优异的耐高温、耐腐蚀、不粘、自润滑、高介电、低摩擦等优异的性能，可制成管、棒、带、板、薄膜等，在性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等具有广泛用途的工程塑料。通过特殊工艺制成的膨体聚四氟乙烯不仅具有聚四氟乙烯材料优异的性能，而且进一步增强了聚四氟乙烯的强度、压缩回弹性和蠕变性；是一种新型的高性能材料，在化工、航空航天、机械制造、食品医药等行业具有十分广泛的应用。膨胀微球的加入能够使膨体聚四氟乙烯材料的性能得到显著提升。
其中，按照质量份数计，膨胀微球例如可以为，但不限于5份、6份、8份、10份、12份、14份、16份、18份或20份；优选为，10～15份。聚四氟乙烯例如可以为，但不限于100份、105份、110份、115份、120份、125份或130份；优选为100～120份。
在本发明一些优选的实施例中，所述膨胀微球的粒径为5～80μm(例如5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm或80μm)，真密度为800～1500kg/m3(例如800kg/m3、900kg/m3、1000kg/m3、1100kg/m3、1200kg/m3或1500kg/m3)；优选粒径为10～50μm，真密度为1000～1200kg/m3。
在本发明一些优选的实施例中，所述聚四氟乙烯包括聚四氟乙烯分散树脂和/或聚四氟乙烯分散液。本发明的聚四氟乙烯包括但不限于聚四氟乙烯分散树脂和/或聚四氟乙烯分散液。聚四氟乙烯分散树脂具有优秀的耐热性、耐化学品性、电气特性、不粘性。适用于糊状挤出成型的粉末树脂材料。主要用于管子、电线、薄膜、生料带等制品。因聚四氟乙烯分散优异的性能，在汽车、半导体、化工设备以及纺织、食品等领域被广泛应用。聚四氟乙烯分散液为乳液，易纤维化，因C-F键能强，结构稳定，拥有优异的耐热性，连续使用温度可达260℃，对大多数化学品都具有耐受性和耐候性。
本发明提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
将按质量份数计的以下原料混合：膨胀微球5～20份、聚四氟乙烯100～130份，然后进行熟化，得到熟化的混合料；
将所述熟化的混合料依次进行模压成型、挤出、压延、脱脂、拉伸并利用膨胀微球高温发生膨化反应的特性使膨胀微球膨化，得到具有高压缩回弹性、可多向膨化的膨体聚四氟乙烯材料。
本发明提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，该方法结合现有混合、挤出、拉伸等工艺，针对聚四氟乙烯和膨胀微球的各自所具有的特性进行创造性的调整和改进，得到本发明膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，该制备方法工艺简单，通过该方法制备得到的膨体聚四氟乙烯材料具有良好的压缩回弹性能和抗蠕变性能，克服传统工艺造成的膨体聚四氟乙烯材料性能呈现各向异性的问题。
在本发明一些优选的实施例中，混合的原料还包括助挤剂；优选的，按质量份数计，所述助挤剂为15～40份；优选的，所述助挤剂包括异构烷烃类溶剂油、石油醚或甲苯中的至少一种；优选的，所述异构烷烃类溶剂油包括异辛烷溶剂油、异构十二烷溶剂油、异构十六烷溶剂油或异构十八烷溶剂油中的至少一种。因聚四氟乙烯材料具有易纤维化的性质，需要助挤剂与之混合呈糊状后挤出，以提高材料在制备过程中的润滑性。
在本发明一些优选的实施例中，所述拉伸后还包括烧结的步骤；优选的，所述烧结的温度为300～380℃(例如300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃或380℃)，所述烧结的时间为1～2min；进一步优选的，所述烧结的温度为330℃，所述烧结时间为1min。
在本发明一些优选的实施例中，所述混合的方式包括干法混合、湿法混合或共凝聚混合。优选的，所述混合的方式为干法混合；进一步优选的，所述混合的方式为湿法混合；更进一步优选的，所述混合的方式为共凝聚混合。
在本发明一些优选的实施例中，所述干法混合具体包括：将膨胀微球、聚四氟乙烯分散树脂和助挤剂混合均匀。
在本发明一些优选的实施例中，所述湿法混合具体包括：将膨胀微球和聚四氟乙烯分散树脂在溶剂中混合均匀后，过滤得到滤渣，所述滤渣在45～55℃(例如45℃、50℃或55℃)下干燥后与所述助挤剂混合均匀。优选的，所述湿法混合的溶剂包括无水乙醇、丙酮、异构烷烃溶剂油、石油醚或甲苯中的至少一种；进一步优选的，所述湿法混合的溶剂为无水乙醇；更进一步优选的，所述膨胀微球、聚四氟乙烯分散树脂和溶剂的体积比例为1：10：45～55(例如1:10:45、1:10:50或1:10:55)，优选为1:10:50。
在本发明一些优选的实施例中，所述共凝聚混合具体包括：将分散后的膨胀微球与聚四氟乙烯分散液混合，在200～2000rpm(例如200rpm、400rpm、600rpm、800rpm、1000rpm、1400rpm、1800rpm或2000rpm)的搅拌速度下搅拌得到共凝聚物，优选为过滤得到共凝聚物滤渣，所述共凝聚物滤渣在100～150℃(例如100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃)下干燥后与助挤剂在15～45rpm的搅拌速度下混合均匀，共凝聚物滤渣与助挤剂在混合时需要选用较低的搅拌速度，目的是为了避免共凝聚物纤维化。所述膨胀微球与聚四氟乙烯分散液混合的搅拌速度优选为400～1800rpm，所述共凝聚物滤渣的干燥温度优选为120～140℃。优选的，所述分散的膨胀微球的分散过程包括：将膨胀微球分散在去离子水中，所述膨胀微球和所述去离子水的体积比为1～5：18～22，优选为3:20；进一步优选的，所述聚四氟乙烯分散液的固含量为10％～60％，优选为30％。
在本发明一些优选的实施例中，所述熟化包括：将混合均匀的各原料密封后，在35～45℃(例如35℃、37℃、39℃、41℃、43℃或45℃)熟化18～30h(例如18h、24h、28h或30h)，得到所述熟化的混合料；优选的，在40～45℃熟化18～24h；更优选的，在45℃熟化24h。
在本发明一些优选的实施例中，所述模压成型包括：将所述混合料在1～8MPa压力下模压1～5min，得到模压成型物；优选的，在3～8MPa压力下模压1～3min；更优选的，在3MPa压力下模压3min。
在本发明一些优选的实施例中，所述挤出包括：将所述模压成型物在2～10MPa压力下挤出，得到挤出物；优选的，在6～8MPa压力下挤出；更优选的，在8MPa压力下挤出。
在本发明一些优选的实施例中，所述压延包括：在2～20m/s的速度下将所述挤出物压延成厚度为0.05～10mm的片材，压延速度优选为5～15m/s。
在本发明一些优选的实施例中，所述脱脂包括：在100～180℃(例如100℃、130℃、150℃、160℃、170℃或180℃)下脱除所述助挤剂，脱除时间为2～15min(例如2min、4min、5min、6min、8min、10min、12min、14min或15min)，得到脱脂后的片材。优选的，脱除温度为150～180℃，脱除时间为4～10min。
在本发明一些优选的实施例中，所述拉伸包括：在150～300℃温度下拉伸所述脱脂后的片材，所述拉伸的倍数为2～20倍；优选的，所述膨胀微球在200～300℃下使其膨化。优选的，所述膨胀微球的膨化包括在拉伸时同步膨化、在拉伸前膨化和在拉伸后膨化。
在本发明一些优选的实施例中，所述拉伸时同步膨化包括在200～300℃温度下拉伸和膨化同时进行；
在本发明一些优选的实施例中，所述在拉伸前膨化包括在200～300℃温度下使膨胀微球膨化，然后在150～300℃温度下拉伸。
在本发明一些优选的实施例中，所述在拉伸后膨化包括在150～300℃温度下拉伸，然后在200～300℃温度下使膨胀微球膨化。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的膨体聚四氟乙烯材料，通过添加膨胀微球，使得到的膨体聚四氟乙烯材料具有高压缩回弹性、多向膨化和低密度的特点，强度、压缩回弹性和抗蠕变性进一步提升。
(2)本发明的膨体聚四氟乙烯材料制备方法，结合膨胀微球在加热条件下可发生膨化的特点以及聚四氟乙烯的拉伸膨化工艺，使膨体聚四氟乙烯材料在三维方向受到类似机械拉伸的作用，膨体聚四氟乙烯材料的膨化不在局限于拉伸方向，各向异性性能得到极大改善。膨化后的膨胀微球具有优异的机械强度和压缩回弹性，同时赋予膨体聚四氟乙烯材料优异的压缩回弹性，膨体聚四氟乙烯材料填充了膨胀微球，膨胀微球在基体中作为增强填料，进一步改善了膨体聚四氟乙烯材料的抗蠕变性能。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例所提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将50g膨胀微球(980DU 120，阿克苏诺贝尔)、1000g聚四氟乙烯分散树脂(601X,大金氟化工)和150g助挤剂(Isopar C，埃克森美孚公司)加入混合机内混合均匀，混合时间为30min；
(2)混合均匀的混合粉料密封放入45℃烘箱中熟化30h；
(3)熟化好的混合料在2.5MPa压力下模压3min成型；
(4)模压成型物在10MPa压力下挤出；
(5)在20m/s的速度下将所述挤出物压延成厚度为0.05mm的片材；
(6)压延物在180℃烘箱中脱除助挤剂，时间为5min；
(7)在300℃拉伸箱中拉伸2倍，膨胀微球同时膨化；
(8)在300℃烧结箱中烧结定型1min，即得膨体聚四氟乙烯材料。
实施例2
本实施例所提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将50g膨胀微球(980DU 120，阿克苏诺贝尔)、1000g聚四氟乙烯分散树脂(601X,大金氟化工)和260g助挤剂(Isopar C，埃克森美孚公司)加入混合机内混合均匀，混合时间为30min；
(2)混合均匀的混合粉料密封放入35℃烘箱中熟化24h；
(3)熟化好的混合料在3MPa压力下模压5min成型；
(4)模压成型物在6MPa压力下挤出；
(5)在18m/s的速度下将所述挤出物压延成厚度为0.5mm的片材；
(6)压延物在150℃烘箱中脱除助挤剂，时间为2min；
(7)在150℃拉伸箱中拉伸3倍，然后在250℃烘箱中膨胀微球膨化；
(8)在350℃烧结箱中烧结定型2min，即得膨体聚四氟乙烯材料。
实施例3
本实施例所提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将50g膨胀微球(980DU 120，阿克苏诺贝尔)、1000g聚四氟乙烯分散树脂(601X,大金氟化工)和280g助挤剂(Isopar C，埃克森美孚公司)加入混合机内混合均匀，混合时间为30min；
(2)混合均匀的混合粉料密封放入45℃烘箱中熟化24h；
(3)熟化好的混合料在3MPa压力下模压3min成型；
(4)模压成型物在8MPa压力下挤出；
(5)在10m/s的速度下将所述挤出物压延成厚度为1.5mm的片材；
(6)压延物在150℃烘箱中脱除助挤剂，时间为5min；
(7)在250℃烘箱中膨胀微球膨化，然后在200℃拉伸箱中拉伸3倍；
(8)在330℃烧结箱中烧结定型1min，即得膨体聚四氟乙烯材料。
实施例4
本实施例所提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将100g膨胀微球(980DU 120，阿克苏诺贝尔)、1000g聚四氟乙烯分散树脂(601X,大金氟化工)在4.5L无水乙醇中混合15min，过滤后于45℃烘箱中低温干燥；加入400g助挤剂(Isopar C，埃克森美孚公司)混合均匀，混合时间为30min；
(2)混合均匀的混合粉料密封放入45℃烘箱中熟化18h；
(3)熟化好的混合料在8MPa压力下模压1min成型；
(4)模压成型物在2MPa压力下挤出；
(5)在2m/s的速度下将所述挤出物压延成厚度为10mm的片材；
(6)压延物在100℃烘箱中脱除助挤剂，时间为6min；
(7)在250℃拉伸箱中拉伸20倍，膨胀微球同时膨化；
(8)在380℃烧结箱中烧结定型1min，即得膨体聚四氟乙烯材料。
实施例5
本实施例所提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将100g膨胀微球(980DU 120，阿克苏诺贝尔)、1000g聚四氟乙烯分散树脂(601X,大金氟化工)在5.5L无水乙醇中混合15min，过滤后于55℃烘箱中低温干燥；加入320g助挤剂(Isopar C，埃克森美孚公司)混合均匀，混合时间为30min；
(2)混合均匀的混合粉料密封放入40℃烘箱中熟化24h；
(3)熟化好的混合料在4MPa压力下模压2min成型；
(4)模压成型物在1MPa压力下挤出；
(5)在8m/s的速度下将所述挤出物压延成厚度为2mm的片材；
(6)压延物在150℃烘箱中脱除助挤剂，时间为5min；
(7)在180℃拉伸箱中拉伸3.5倍，然后在280℃烘箱中膨胀微球膨化；
(8)在340℃烧结箱中烧结定型2min；即膨体聚四氟乙烯材料。
实施例6
本实施例所提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将100g膨胀微球(980DU 120，阿克苏诺贝尔)、1000g聚四氟乙烯分散树脂(601X,大金氟化工)在5L无水乙醇中混合15min，过滤后于50℃烘箱中低温干燥；加入280g助挤剂(Isopar C，埃克森美孚公司)混合均匀，混合时间为30min；
(2)混合均匀的混合粉料密封放入45℃烘箱中熟化24h；
(3)熟化好的混合料在3MPa压力下模压3min成型；
(4)模压成型物在8MPa压力下挤出；
(5)在10m/s的速度下将所述挤出物压延成厚度为2mm的片材；
(6)压延物在150℃烘箱中脱除助挤剂，时间为5min；
(7)在250℃烘箱中膨胀微球膨化，然后在200℃拉伸箱中拉伸4倍；
(8)在330℃烧结箱中烧结定型1min，即得膨体聚四氟乙烯材料。
实施例7
本实施例所提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将150g膨胀微球(980DU 120，阿克苏诺贝尔)分散在1L去离子水中，2000g固含量为60％的聚四氟乙烯分散液(D-110,大金氟化工)用去离子水稀释至固含量为30％，将分散好的膨胀微球分散液加入到稀释后的聚四氟乙烯分散液中，在1000rpm的速度下搅拌使膨胀微球和聚四氟乙烯共凝聚，过滤后于120℃干燥；干燥后的共凝聚物加入280g助挤剂(Isopar C，埃克森美孚公司)在混合机内以15rpm的搅拌速度混合均匀，混合时间为30min；
(2)混合均匀的混合料密封放入45℃烘箱中熟化24h；
(3)熟化好的混合料在3MPa压力下模压3min成型；
(4)模压成型物在8MPa压力下挤出；
(5)在10m/s的速度下将所述挤出物压延成厚度为2mm片材；
(6)压延物在150℃烘箱中脱除助挤剂，时间为5min；
(7)在250℃拉伸箱中拉伸5倍，膨胀微球同时膨化；
(8)在330℃烧结箱中烧结定型1min，即得膨体聚四氟乙烯材料。
实施例8
本实施例所提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将150g膨胀微球(980DU 120，阿克苏诺贝尔)分散在2.7L去离子水中，2000g固含量为60％的聚四氟乙烯分散液(D-110,大金氟化工)用去离子水稀释至固含量为10％，将分散好的膨胀微球分散液加入到稀释后的聚四氟乙烯分散液中，在2000rpm的速度下搅拌使膨胀微球和聚四氟乙烯共凝聚，过滤后于150℃干燥；干燥后的共凝聚物加入260g助挤剂(Isopar C，埃克森美孚公司)在混合机内以45rpm的搅拌速度混合均匀，混合时间为30min；
(2)混合均匀的混合料密封放入45℃烘箱中熟化24h；
(3)熟化好的混合料在6MPa压力下模压3min成型；
(4)模压成型物在10MPa压力下挤出；
(5)在14m/s的速度下将所述挤出物压延成厚度为2mm的片材；
(6)压延物在180℃烘箱中脱除助挤剂，时间为7min；
(7)在190℃拉伸箱中拉伸3倍，在250℃烘箱中膨胀微球膨化；
(8)在310℃烧结箱中烧结定型1min，即得膨体聚四氟乙烯材料。
实施例9
本实施例所提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将150g膨胀微球(980DU 120，阿克苏诺贝尔)分散在0.66L去离子水中，将分散好的膨胀微球分散液加入到2000g固含量为60％的聚四氟乙烯分散液(D-110,大金氟化工)中，在200rpm的速度下搅拌使膨胀微球和聚四氟乙烯共凝聚，过滤后于100℃干燥；干燥后的共凝聚物加入280g助挤剂(Isopar C，埃克森美孚公司)在混合机内以30rpm的搅拌速度混合均匀，混合时间30min；
(2)混合均匀的混合料密封放入45℃烘箱中熟化24h；
(3)熟化好的混合料在3MPa压力下模压3min成型；
(4)模压成型物在8MPa压力下挤出；
(5)在14m/s的速度下将所述挤出物压延成厚度为2mm的片材；
(6)压延物在150℃烘箱中脱除助挤剂，时间为5min；
(7)在300℃烘箱中膨胀微球膨化，在150℃拉伸箱中拉伸4倍；
(8)在350℃烧结箱中烧结定型2min，即得膨体聚四氟乙烯材料。
实施例10
本实施例所提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，具体包括以下步骤：
将200g膨胀微球(980DU 120，阿克苏诺贝尔)分散在1.8L去离子水中，2166g固含量为60％的聚四氟乙烯分散液(D-110,大金氟化工)稀释至固含量为30％，其余步骤与实施例7均相同。
对比例1
对比例1所提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，具体包括以下步骤：
将1000g聚四氟乙烯分散树脂(601X,大金氟化工)和280g助挤剂(Isopar C，埃克森美孚公司)加入混合机内混合均匀，混合时间30min；其余步骤与实施例3均相同。
对比例2
对比例2所提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)同实施例7步骤(1)；
(2)混合均匀的混合料密封放入60℃烘箱中熟化24h；
(3)熟化好的混合料在3MPa压力下模压3min成型；
(4)模压成型物在8MPa压力下挤出；
(5)在10m/s的速度下将所述挤出物压延成厚度为2mm的片材；
(6)压延物在190℃烘箱中脱除助挤剂，时间为5min；
(7)在320℃拉伸箱中拉伸5倍，膨胀微球同时膨化；
(8)在330℃烧结箱中烧结定型1min，即得膨体聚四氟乙烯材料。
对比例3
对比例3所提供的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，具体包括以下步骤：
将200g膨胀微球(980DU 120，阿克苏诺贝尔)、1000g分散聚四氟乙烯树脂(601X,大金氟化工)和280g助挤剂(Isopar C，埃克森美孚公司)加入混合机内混合均匀，混合时间30min；其余步骤均与实施例3相同。
试验例
本发明对实施例1～10和对比例1～3所提供的膨体聚四氟乙烯材料的压缩回弹性、抗蠕变性、拉伸强度和密度进行检测，压缩回弹性能的测试方法按照ASTM F36标准执行，蠕变性能的测试方法按照ASTM F38标准执行，拉伸强度的测试方法按照ASTM D 1708标准执行，密度的测试方法按照ASTM D792标准执行。检测结果见表1。
表1膨体聚四氟乙烯材料的性能检测结果
Figure BDA0003127151570000141
以上数据说明本发明的膨体聚四氟乙烯材料的性能优异，由实施例1～9的测试结果可以看出，不同的混合方式影响了膨体聚四氟乙烯材料的性能，共凝聚的混合方式提升材料性能的效果更为显著，其次为干法混合。
实施例10和实施例7的制备方法均相同，区别仅在于膨胀微球和聚四氟乙烯分散液的比例不同，结果发现实施例10与实施例7相比，压缩回弹性下降了4％，蠕变性增加了1％，密度下降了0.7g/cm3，说明膨胀微球和聚四氟乙烯分散液的比例会对材料性能产生一定影响。
由实施例3和对比例1可知，未添加膨胀微球的膨体聚四氟乙烯材料的压缩回弹性和拉伸强度下降，蠕变指数和密度明显上升，说明膨胀微球的添加可以明显提升膨体聚四氟乙烯材料的压缩回弹性、抗蠕变性，增强拉伸强度，降低材料的密度。
由实施例7和对比例2可知，制备参数改变时，膨体聚四氟乙烯材料的性能也随之产生变化。具体的，对比例2与实施例7相比，熟化温度、助挤剂的脱除温度和拉伸温度有所升高，结果发现对比例2的压缩回弹性下降了2％，蠕变性上升了4％，拉升强度下降1MPa，密度并未产生较大差异。说明以上温度的改变造成了膨体聚四氟乙烯材料的压缩回弹性、蠕变性、拉伸强度的改变。
对比例3与实施例3相比，压缩回弹性下降了2％，蠕变性上升了2％，拉伸强度下降了0.8MPa，密度呈现略微下降的趋势，说明当膨胀微球的用量过多时，膨体聚四氟乙烯材料的性能并没有随着用量的增加而提升，膨胀微球的用量需要控制在合理的范围内，才能使膨体聚四氟乙烯的性能得到较好的提升。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。

Claims (22)

1.一种膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将按质量份数计的以下原料混合：膨胀微球12~20份、聚四氟乙烯105~130份，然后进行熟化，得到熟化的混合料；
将所述熟化的混合料依次进行模压成型、挤出、压延、脱脂、拉伸并使膨胀微球膨化，得到所述膨体聚四氟乙烯材料；
混合的原料还包括助挤剂；
所述熟化包括：将混合均匀的各原料密封后，在35~45℃熟化18~30h，得到所述熟化的混合料；
所述脱脂包括：在100~180℃下脱除所述助挤剂，脱除时间为2~15min，得到脱脂后的片材；
所述拉伸包括：在150~300℃温度下拉伸，所述拉伸的倍数为2~20倍。
2.根据权利要求1所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述膨胀微球的粒径为5~80µm，真密度为800~1500kg/m³。
3.根据权利要求1所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述膨胀微球的粒径为10~50µm，真密度为1000~1200kg/m³。
4.根据权利要求1所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯包括聚四氟乙烯分散树脂和/或聚四氟乙烯分散液。
5.根据权利要求1所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，按质量份数计，所述助挤剂为15~40份。
6.根据权利要求1所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述助挤剂包括异构烷烃类溶剂油、石油醚或甲苯中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述异构烷烃类溶剂油包括异辛烷溶剂油、异构十二烷溶剂油、异构十六烷溶剂油或异构十八烷溶剂油中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述拉伸后还包括烧结的步骤。
9.根据权利要求8所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为300~380℃，所述烧结的时间为1 ~2min。
10.根据权利要求1所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述混合的方式包括干法混合、湿法混合或共凝聚混合。
11.根据权利要求10所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述干法混合具体包括：将膨胀微球、聚四氟乙烯分散树脂和助挤剂混合均匀。
12.根据权利要求10所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述湿法混合具体包括：将膨胀微球和聚四氟乙烯分散树脂在溶剂中混合均匀后，过滤得到滤渣，所述滤渣在45~55℃下干燥后与所述助挤剂混合均匀。
13.根据权利要求12所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述湿法混合的溶剂包括无水乙醇、丙酮、异构烷烃溶剂油、石油醚或甲苯中的至少一种。
14.根据权利要求13所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述湿法混合的溶剂为无水乙醇。
15.根据权利要求14所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述膨胀微球、聚四氟乙烯分散树脂和溶剂的体积比例为1：10：45~55。
16.根据权利要求10所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述共凝聚混合具体包括：将分散后的膨胀微球与聚四氟乙烯分散液混合，在200~2000rpm的搅拌速度下搅拌得到共凝聚物，过滤得到共凝聚物滤渣，所述共凝聚物滤渣在100~150℃下干燥后与助挤剂在15~45rpm的搅拌速度下混合均匀。
17.根据权利要求16所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述分散的膨胀微球的分散过程包括：将膨胀微球分散在去离子水中，所述膨胀微球和所述去离子水的体积比为1~5：18~22。
18.根据权利要求16所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯分散液的固含量为10%~60%。
19.根据权利要求1所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述模压成型包括：将所述混合料在1~8MPa压力下模压1~5 min，得到模压成型物。
20.根据权利要求1所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述挤出包括：将所述模压成型物在2~10MPa压力下挤出，得到挤出物。
21.根据权利要求1所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述压延包括：在2~20m/s的速度下将所述挤出物压延成厚度为0.05~10mm的片材。
22.根据权利要求1所述的膨体聚四氟乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述膨胀微球在200~300℃下使其膨化。
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