CN115369501A - 一种膨体聚四氟乙烯单丝及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种膨体聚四氟乙烯单丝及其生产方法，包括制备坯料棒：将聚四氟乙烯分散树脂与助挤剂按照一定的重量比进行混合制成糊料，并将所述糊料装入密闭容器内进行保温熟化，而后将熟化后的糊料置于圆柱形不锈钢模具内铸压得到坯料棒；将所述坯料棒置于柱塞挤出机内，挤出得到的初生含油单丝；将所述初生含油单丝送入脱油膨化机内进行脱油膨化，而后将其送入烘焙机内脱除残留的助挤剂，然后依次送入热拉伸机、拉伸机内进行两次拉伸，即得膨体聚四氟乙烯单丝；本发明所采用的方法制备的膨体聚四氟乙烯单丝，其线径在0.1～1mm，相对密度在1～2g/cm3，断裂强度2～3cNdtex，断裂延伸率15～25％，且具有光滑、柔韧、弹性好和微孔结构的特点，能够满足医用缝合线的要求。
Description
技术领域
本发明涉及化工新材料技术领域，尤其是涉及一种膨体聚四氟乙烯单丝及其生产方法。
背景技术
聚四氟乙烯制品具有良好的生物相容性，尤其是膨体聚四氟乙烯制品表面还具有特殊的微孔结构，可使人体组织细胞、血管在其微孔中生长并形成组织连接，已经被广泛应用于制造人造器官等生物医学领域。膨化聚四氟乙烯单丝是一种医疗缝合线，其特有的不粘附性使细菌难于着床繁殖，感染风险小，且因其表面光滑、柔软，患者异物感轻微；此外，膨体聚四氟乙烯单丝的柔软性，使其更易于塑形从而得到越来越多的应用。
我国从上世纪九十年代初，开始对聚四氟乙烯纤维材料的制造与应用进行开发，但是聚四氟乙烯的化学惰性极强，无法采用传统化纤的溶液(或熔体)纺丝法生产；目前用于织造液体过滤用机织布、无纺针刺、水刺毡的聚四氟乙烯长丝纤维和短纤维主要采用助剂辅助下的糊料推压法，即挤成棒条再轧延制成膜带，经过脱油、烧结、拉伸、膜裂、梳理、断切等工序制成短纤维，或经过脱油、分切、烧结、拉伸后制成长丝纤维(即单丝)；然而这些膜裂法生产的纤维，由于其断面呈非圆形结构，使其应用领域受到一定限制。
而呈圆形的聚四氟乙烯长丝则是采用“糊料挤出法”生产，即将聚四氟乙烯分散树脂颗粒和易挥发的烷烃类润滑剂按一定的比例进行混合，得到聚四氟乙烯糊料，然后通过预成型、糊料挤出，制成聚四氟乙烯初生含油单丝，而后再经脱脂、热处理、拉伸等工序，制得聚四氟乙烯长丝；因这种聚四氟乙烯长丝的截面呈圆形，因而其应用领域更加广泛；但是采用上述方法制备聚四氟乙烯长丝的过程中，聚四氟乙烯初生含油单丝在温度达到聚四氟乙烯的粘流态时，通过拉伸得到聚四氟乙烯长丝(即细丝)，这种细丝虽然表观呈半透明状，模量较高，但是其弹性较差，纤维结体密实不具备微孔结构，仅可以满足水刺基布、液体过滤布等工业纺织的要求，并不适宜用作光滑、柔韧、表面有微孔结构的医疗缝合线。
因此，有必要提供一种新的技术方案以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种膨体聚四氟乙烯单丝及其生产方法，该膨体聚四氟乙烯单丝表面光滑、柔韧、有微孔结构，可以用作医疗缝合线。
为达到本发明之目的，采用如下技术方案：
一种膨体聚四氟乙烯单丝的方法，包括如下步骤：
步骤1：制备坯料棒：
将聚四氟乙烯分散树脂与助挤剂按照一定的重量比进行混合制成糊料，并将所述糊料装入密闭容器内进行保温熟化，而后将熟化后的糊料置于圆柱形不锈钢模具内铸压得到坯料棒；
步骤2：将所述坯料棒置于柱塞挤出机内，挤出得到的初生含油单丝；
步骤3：将所述初生含油单丝送入脱油膨化机内进行脱油膨化，而后将其送入烘焙机内脱除残留的助挤剂，然后依次送入热拉伸机、拉伸机内进行两次拉伸，即得膨体聚四氟乙烯单丝。
优选的，所述步骤1中，所述聚四氟乙烯分散树脂与助挤剂的重量比为(100:15)～(100:30)。
优选的，所述助挤剂为白油。
优选的，所述步骤1中，所述糊料的熟化温度为50-60℃，熟化时间为50-70h。
优选的，所述步骤1中，所述坯料棒的直径为25～35mm，长度为400～500mm。
优选的，所述步骤2中，所述柱塞挤出机的挤出压力为4～8MPa，出丝速度为20～30m/min。
优选的，所述步骤2中，所述初生含油单丝的直径为0.8～1.5mm。
优选的，所述步骤3中，所述脱油膨化机出丝速度为20～30m/min。
优选的，所述步骤3中，所述热拉伸机的拉伸倍数为2～3倍，所述拉伸机的拉伸倍数为1.2～1.5倍。
同时，本发明还提供了一种采用上述所述的方法制备的膨体聚四氟乙烯单丝，其可以用于制备医用缝合线。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明所采用的方法制备的膨体聚四氟乙烯单丝，其线径在0.1～1mm，相对密度在1～2g/cm3，断裂强度2～3cNdtex，断裂延伸率15～25％，且具有光滑、柔韧、弹性好和微孔结构的特点，能够满足医用缝合线的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为采用本发明的方法制备膨体聚四氟乙烯单丝生产线的示意图。
图中数字说明：1、柱塞挤出机；11、缸体；12、喇叭口；13、喷丝孔；14、活塞；15、加热套；16、导丝辊；2、脱油膨化机；3、烘焙机；4、热拉伸机；5、拉伸机；6、卷绕机。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
下面将结合附图对本发明一种膨体聚四氟乙烯单丝及其生产方法做出清楚完整的说明。
本发明提供的一种膨体聚四氟乙烯单丝的方法，包括如下步骤：
步骤1：制备坯料棒：
将聚四氟乙烯分散树脂与助挤剂按照一定重量比为(100:15)～(100:30)的比例进行混合制成糊料，并将所述糊料装入密闭容器内进行保温熟化，在所50-60℃的条件下熟化50-70h；而后将熟化后的糊料置于圆柱形不锈钢模具内铸压制成直径为25～35mm，长度为400～500mm的坯料棒；其中，所述助挤剂优选为白油。
步骤2：将所述坯料棒置于柱塞挤出机1内，挤出得到的初生含油单丝；其中，其挤出压力为4～8MPa，出丝速度为20～30m/min；初生含油单丝的直径为0.8～1.5mm。
步骤3：将所述初生含油单丝送入脱油膨化机2内进行脱油膨化，而后将其送入烘焙机3内，在两个180～200℃热辊上往复缠绕6～8圈脱除残留的助挤剂，然后再依次送入热拉伸机54、拉伸机5内进行两次拉伸，即得膨体聚四氟乙烯单丝；其中所述脱油膨化机2出丝速度为20～30m/min；所述热拉伸机54的拉伸倍数为2～3倍，拉伸过程中热辊的温度为200～320℃，往复缠绕圈数为6～8圈；所述拉伸机5的拉伸倍数为1.2～1.5倍。
在本实施例中，如图1所示，所述柱塞挤出机1由缸体11、喇叭口12、喷丝孔13以及活塞14、加热套15、导丝辊16组成；由于聚四氟乙烯分散树脂与助挤剂配置的糊料不宜进行多孔喷丝头的柱塞纺丝，且受到一次挤出坯棒重量的限制，挤出丝的长度受到限制；因而为了提高生产效率，本方法采取多台柱塞挤出机1配套生产线，柱塞挤出机1挤出单丝后，采用多根集束进入脱油膨化机2进行脱油膨化。
所述脱油膨化机2由一对直径相同的主动热辊及保温箱组成；在一对主动热辊中一个为直辊，另一个为斜辊，这样可以避免单丝在两个热辊上往复缠绕时发生叠丝现象，且往复缠绕大大延长了丝的停留时间，为顺利完成脱油和同时发生的膨化提供了有力保障；同时在所述保温箱上还连接有油烟冷凝回收系统，以减少环境污染。
而所述烘焙机3、热拉伸机54的结构与脱油膨化机2的结构基本相同，工作时热拉伸机54的运行速度大于烘焙机3，使得纤维得到拉伸，以提高纤维大分子沿其轴向的取向。拉伸机5由一个主动辊和一个被动斜辊组成，为使被动斜辊转动灵活，其直径远小于主动辊；且为了增加拉伸张力，单丝也要围绕主动辊和被动辊往复缠绕。
通过在烘焙机3与热拉伸机54之间、热拉伸机54与拉伸机5之间的两次拉伸，延长了拉伸形变时间，有利于单丝均匀性的提高；另外，在拉伸张力作用下，单丝发生变形的部分还可以通过拉伸辊延伸到下一圈，也有利于均匀变形、有利于提高拉伸倍数及单丝强度。
在此需要说明的是，在图1的生产线中，还设置有卷绕机6，其用于对膨体聚四氟乙烯单丝成品进行收卷，本实施例中设置有多个卷绕机6，以使膨体聚四氟乙烯单丝分散缠绕在不同的筒管上；同时为了提高膨体聚四氟乙烯单丝的稳定性、保障单丝在丝筒上的适宜张力，设置卷绕的速度低于拉伸机5速度，其收缩率为5％～10％。
上述所涉及的柱塞挤出机1、脱油膨化机2、烘焙机3、热拉伸机54、拉伸机5、卷绕机6以及油烟冷凝回收系统，其工作原理以及具体结构均参考现有技术即可，不再在此赘述。
实施例1
一种膨体聚四氟乙烯单丝的方法，包括如下步骤：
步骤1：制备坯料棒：
将聚四氟乙烯分散树脂与助挤剂按照一定重量比为100:15的比例进行混合30分钟制成糊料，并将所述糊料装入密闭容器内进行保温熟化，在所50℃的条件下熟化50h；而后将熟化后的糊料置于圆柱形不锈钢模具内铸压制成直径为25mm，长度为400mm的坯料棒；其中，所述助挤剂优选为白油。
步骤2：将所述坯料棒置于柱塞挤出机1内，挤出得到的初生含油单丝；其中，活塞14的初始压力为4MPa，中段压力为6MPa，末端压力为8MPa，喷丝孔13的喷丝速度为20m/min；初生含油单丝的直径为0.8mm。
步骤3：将所述初生含油单丝送入脱油膨化机2内，在两个180℃的热辊上往复缠绕6圈，进行脱油，同时在助剂汽化逸出的作用下，使其发生膨化；而后将以25m/min的出丝速度将其送入烘焙机3内；
进入所述烘焙机3内的单丝在两个220℃的热辊上往复缠绕6圈脱除残留的助挤剂；然后再送入热拉伸机54，进入热拉伸机54的单丝两个240℃热辊上往复缠绕6圈，并得到2倍的拉伸；接着再进入拉伸机5进行1.2倍的拉伸和热定型处理，得到膨体聚四氟乙烯单丝，并使用卷绕机6以56m/min的速度进行收卷。
对采用上述实施例1的方法制备的膨体聚四氟乙烯单丝进行性能测试，结果显示，膨体聚四氟乙烯单丝的直径为0.55mm，断裂强度≥1.7cN/dtex，断裂伸长16％，且具有光滑、柔韧、弹性好和微孔结构的特点，满足了医用缝合线的要求。
实施例2
一种膨体聚四氟乙烯单丝的方法，包括如下步骤：
步骤1：制备坯料棒：
将聚四氟乙烯分散树脂与助挤剂按照一定重量比为100:25的比例进行混合30分钟制成糊料，并将所述糊料装入密闭容器内进行保温熟化，在所55℃的条件下熟化60h；而后将熟化后的糊料置于圆柱形不锈钢模具内铸压制成直径为30mm，长度为400mm的坯料棒；其中，所述助挤剂优选为白油。
步骤2：将所述坯料棒置于柱塞挤出机1内，挤出得到的初生含油单丝；其中，活塞14的初始压力为4MPa，中段压力为6MPa，末端压力为8MPa，喷丝孔13的喷丝速度为27m/min；初生含油单丝的直径为0.9mm。
步骤3：将所述初生含油单丝送入脱油膨化机2内，在两个180℃的热辊上往复缠绕6圈，进行脱油，同时在助剂汽化逸出的作用下，使其发生膨化；而后将以28m/min的出丝速度将其送入烘焙机3内；
进入所述烘焙机3内的单丝在两个260℃的热辊上往复缠绕6圈脱除残留的助挤剂；然后再送入热拉伸机54，进入热拉伸机54的单丝两个280℃热辊上往复缠绕6圈，并得到2倍的拉伸；接着再进入拉伸机5进行1.2倍的拉伸和热定型处理，得到膨体聚四氟乙烯单丝，并使用卷绕机6以63m/min的速度进行收卷。
对采用上述实施例2的方法制备的膨体聚四氟乙烯单丝进行性能测试，结果显示，膨体聚四氟乙烯单丝的直径为0.5mm，断裂强度≥1.5cN/dtex，断裂伸长18％，且具有光滑、柔韧、弹性好和微孔结构的特点，满足了医用缝合线的要求。
实施例3
一种膨体聚四氟乙烯单丝的方法，包括如下步骤：
步骤1：制备坯料棒：
将聚四氟乙烯分散树脂与助挤剂按照一定重量比为100:30的比例进行混合30分钟制成糊料，并将所述糊料装入密闭容器内进行保温熟化，在所60℃的条件下熟化70h；而后将熟化后的糊料置于圆柱形不锈钢模具内铸压制成直径为35mm，长度为400mm的坯料棒；其中，所述助挤剂优选为白油。
步骤2：将所述坯料棒置于柱塞挤出机1内，挤出得到的初生含油单丝；其中，活塞14的初始压力为4MPa，中段压力为6MPa，末端压力为8MPa，喷丝孔13的喷丝速度为30m/min；初生含油单丝的直径为1.2mm。
步骤3：将所述初生含油单丝送入脱油膨化机2内，在两个200℃的热辊上往复缠绕8圈，进行脱油，同时在助剂汽化逸出的作用下，使其发生膨化；而后将以30m/min的出丝速度将其送入烘焙机3内；
进入所述烘焙机3内的单丝在两个300℃的热辊上往复缠绕8圈脱除残留的助挤剂；然后再送入热拉伸机54，进入热拉伸机54的单丝两个300℃热辊上往复缠绕6圈，并得到3倍的拉伸；接着再进入拉伸机5进行1.5倍的拉伸和热定型处理，得到膨体聚四氟乙烯单丝，并使用卷绕机6以68m/min的速度进行收卷。
对采用上述实施例3的方法制备的膨体聚四氟乙烯单丝进行性能测试，结果显示，膨体聚四氟乙烯单丝的直径为0.6mm，断裂强度≥1.6cN/dtex，断裂伸长17％，且具有光滑、柔韧、弹性好和微孔结构的特点，满足了医用缝合线的要求。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
所述对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
Claims (10)
1.一种膨体聚四氟乙烯单丝的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：制备坯料棒：
将聚四氟乙烯分散树脂与助挤剂按照一定的重量比进行混合制成糊料，并将所述糊料装入密闭容器内进行保温熟化，而后将熟化后的糊料置于圆柱形不锈钢模具内铸压得到坯料棒；
步骤2：将所述坯料棒置于柱塞挤出机内，挤出得到的初生含油单丝；
步骤3：将所述初生含油单丝送入脱油膨化机内进行脱油膨化，而后将其送入烘焙机内脱除残留的助挤剂，然后依次送入热拉伸机、拉伸机内进行两次拉伸，即得膨体聚四氟乙烯单丝。
2.根据权利要求1所述的一种膨体聚四氟乙烯单丝的方法，其特征在于：所述步骤1中，所述聚四氟乙烯分散树脂与助挤剂的重量比为(100:15)～(100:30)。
3.根据权利要求2所述的一种膨体聚四氟乙烯单丝的方法，其特征在于：所述助挤剂为白油。
4.根据权利要求1所述的一种膨体聚四氟乙烯单丝的方法，其特征在于：所述步骤1中，所述糊料的熟化温度为50-60℃，熟化时间为50-70h。
5.根据权利要求1所述的一种膨体聚四氟乙烯单丝的方法，其特征在于：所述步骤1中，所述坯料棒的直径为25～35mm，长度为400～500mm。
6.根据权利要求1所述的一种膨体聚四氟乙烯单丝的方法，其特征在于：所述步骤2中，所述柱塞挤出机的挤出压力为4～8MPa，出丝速度为20～30m/min。
7.根据权利要求1所述的一种膨体聚四氟乙烯单丝的方法，其特征在于：所述步骤2中，所述初生含油单丝的直径为0.8～1.5mm。
8.根据权利要求1所述的一种膨体聚四氟乙烯单丝的方法，其特征在于：所述步骤3中，所述脱油膨化机出丝速度为20～30m/min。
9.根据权利要求1所述的一种膨体聚四氟乙烯单丝的方法，其特征在于：所述步骤3中，所述热拉伸机的拉伸倍数为2～3倍，所述拉伸机的拉伸倍数为1.2～1.5倍。
10.一种采用上述1-9任意一项所述的方法制备的膨体聚四氟乙烯单丝，其特征在于：所述膨体聚四氟乙烯单丝用于制备医用缝合线。
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Cited By (1)
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