CN116510537A - 一种多层聚四氟乙烯复合膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及覆膜滤料技术领域，公开了一种多层聚四氟乙烯复合膜及其制备方法,包括将聚四氟乙烯制备的压延胚膜与热塑性高分子聚合物制备的流延胚膜在线叠合，将得到的复合胚膜采用双向拉伸法制备为具有梯度结构的多层聚四氟乙烯复合膜。本发明的有益效果在于：采用压延法制备聚四氟乙烯胚膜、流延制备热塑性高分子聚合物胚膜，两种胚膜在较低的温度下即可在线叠合并双向拉伸实现牢固复合，以此得到分布均匀、孔径可控并呈梯度分布的立体交叉结构，且复合膜在较低温度下即可覆合在基材上，透气损失率和力学损伤小，通过聚四氟乙烯层中大孔径微孔的初滤和热塑性高分子聚合物层的精滤，明显地提高了复合膜的孔隙率和过滤精度。
Description
技术领域
本发明涉及覆膜滤料技术领域，尤其涉及一种多层聚四氟乙烯复合膜及其制备方法。
背景技术
在目前国家“双碳”政策的趋势下，对化工、钢铁、冶金、水泥、电力、垃圾焚烧等各种工业烟气的排放要求越来越高，已经达到了10mg/Nm3甚至5mg/Nm3以下的趋零排放水平，这对上述行业来说也是一个挑战，这也提高了对环保行业的技术要求，鉴于此，PTFE覆膜产品由于过滤精度高、压差低、能耗低、易清灰等性能，在除尘过滤领域发挥着重要作用。
当前制备PTFE微孔膜的工艺流程主要是：将PTFE分散树脂与助挤剂进行均匀混合，再经预成型、推挤压延工序，随后将压延基带先纵拉、再横拉形成具有微孔结构的PTFE微孔膜，但所制备的膜微孔孔径分布范围宽、均一性差，减小孔径时膜孔隙率同步下降，且膜手感松软、轻薄，由此导致膜机械强度低，不利于后续加工。如公布号为CN115364703A的中国发明专利文献公开了一种双向同时拉伸聚四氟乙烯微孔膜及制备方法，虽然通过纵向与横向拉伸同时进行的工艺在一定程度上改善了PTFE微孔膜结构，但该方法制备的PTFE覆膜滤料依然存在着不足：1、PTFE微孔膜孔径分布宽，导致烟尘过滤精度不足，很难达到5mg/Nm3甚至更低的趋零排放要求；2、PTFE微孔膜力学性能的不足，导致滤料在实际工况使用过程中易产生微裂纹和破洞，降低产品使用寿命，导致烟尘含量不满足排放要求，从而增加了企业经营成本和环保评估风险；3、在膜分离层与基材覆合时，需要对基材进行化学处理，然后在高温的条件下进行覆合，导致分离层与基材覆合时的透气损失率较高且工序复杂，在使用过程中阻力偏高，从而增加了成本和能耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，制备的聚四氟乙烯复合膜具有较高的孔隙率和较低的透气损失率和力学损伤，从而有效地改善了复合膜的过滤精度、力学性能及使用寿命。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
本发明第一方面提出一种多层聚四氟乙烯复合膜及其制备方法，包括将聚四氟乙烯制备的压延胚膜与热塑性高分子聚合物制备的流延胚膜在线叠合，将得到的复合胚膜采用双向拉伸法制备为内部微孔呈梯度结构分布的多层聚四氟乙烯复合膜。
有益效果：本申请将聚四氟乙烯制备的压延胚膜与热塑性高分子聚合物制备的流延胚膜在线叠合，在双向拉伸的过程中压延胚膜与流延胚膜中形成不同孔径的立体交叉结构，以此得到分布均匀、孔径可控的梯度结构，且聚四氟乙烯层中微孔结构的孔径大于热塑性高分子聚合物层中微孔结构的孔径，有效地提高了复合膜的孔隙率；以本复合膜作为覆膜滤料时，聚四氟乙烯层对烟尘进行初滤、热塑性高分子聚合物层对烟尘进行精滤，明显地提高了复合膜的过滤精度。
本申请采用压延法制备聚四氟乙烯胚膜、流延制备热塑性高分子聚合物胚膜，由于热塑性高分子聚合物具有较低的熔点和优良的粘合作用，两种胚膜在较低的温度下即可进行在线叠合及双向拉伸，实现聚四氟乙烯层与热塑性高分子聚合物层牢固复合；同样，以此得到的复合膜在较低温度下即可覆合在基材上，无需对基材进行化学处理，不仅工艺简单、减少了环境污染和生产成本，还有效地降低了覆膜时的透气损失率和力学损伤，进一步提高了滤料的过滤精度、力学性能及使用寿命。
优选的，所述复合胚膜经双向拉伸后，得到复合膜中聚四氟乙烯层的孔径为0.05～5μm，热塑性高分子聚合物层的孔径为0.01～1μm。
优选的，所述多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法包括以下步骤：
S1、制备压延胚膜：将聚四氟乙烯分散树脂与助挤剂混合均匀后加热陈化，再将陈化后的复合料经预成型、推挤压延得到PTFE压延带；
S2、制备流延胚膜：将热塑性高分子聚合物与晶核剂混合均匀后干燥以除去复合料中的水分，对干燥后的复合料进行熔融挤出，并通过T型模头在铸片机上进行冷却；
S3、制备聚四氟乙烯复合膜：将聚四氟乙烯压延胚膜与熔体流延胚膜在线叠合，将得到的复合胚膜进行双向拉伸形成多层聚四氟乙烯复合膜。
优选的，所述步骤S1中助挤剂的含量为5～35wt％，陈化温度为30～60℃、时间为6～24h。
优选的，所述步骤S1中助挤剂为汽油、航空煤油、石脑油、石油醚中的至少一种。
优选的，所述步骤S1中压延厚度为50～500μm，推挤时的挤出头为圆形或扁平状模具、压缩比为30～200。
优选的，所述步骤S2中热塑性高分子聚合物为聚-4-甲基-1-戊烯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺中的至少一种；所述晶核剂采用以长碳链为主要成分的羧酸钙盐。
优选的，所述步骤S2中晶核剂的含量为0.5～10wt％，干燥温度为100～150℃、时间为6～12h；
优选的，所述步骤S2中熔融挤出的温度介于热塑性高分子聚合物的熔点和分解温度之间，且T型模头挤出胚膜的厚度为50～500μm。
优选的，所述步骤S3中双向拉伸为同步双向拉伸或异步双向拉伸，纵拉温度为120～250℃、纵拉倍率为3～10倍、横拉温度为250～350℃、横拉倍率为5～15倍。
优选的，所述步骤S3中流延胚膜为一层或多层，且拉伸后靠近聚四氟乙烯层一侧的热塑性高分子聚合物层内微孔的孔径大于另一侧。
有益效果：将多层流延胚膜进行复合，复合膜内各层之间形成具有梯度结构的微孔，且孔径由聚四氟乙烯层向热塑性高分子聚合物层依次降低，孔隙率和过滤效率都明显提高。
本发明第二方面提出一种上述制备方法制备的多层聚四氟乙烯复合膜。
本发明的优点在于：
1.本申请将聚四氟乙烯制备的压延胚膜与热塑性高分子聚合物制备的流延胚膜在线叠合，在双向拉伸的过程中压延胚膜与流延胚膜中形成不同孔径的立体交叉结构，以此得到分布均匀、孔径可控的梯度结构，且聚四氟乙烯层中微孔结构的孔径大于热塑性高分子聚合物层中微孔结构的孔径，有效地提高了复合膜的孔隙率；以本复合膜作为覆膜滤料时，聚四氟乙烯层对烟尘进行初滤、热塑性高分子聚合物层对烟尘进行精滤，明显地提高了复合膜的过滤精度；
2.本申请采用压延法制备聚四氟乙烯胚膜、流延制备热塑性高分子聚合物胚膜，由于热塑性高分子聚合物具有较低的熔点和优良的粘合作用，两种胚膜在较低的温度下即可进行在线叠合及双向拉伸，实现聚四氟乙烯层与热塑性高分子聚合物层牢固复合；同样，以此得到的复合膜在较低温度下即可覆合在基材上，无需对基材进行化学处理，不仅工艺简单、减少了环境污染和生产成本，还有效地降低了覆膜时的透气损失率和力学损伤，进一步提高了滤料的过滤精度、力学性能及使用寿命。
附图说明
图1为本申请实施例1的工艺流程图。
图2为本申请实施例1中聚四氟乙烯复合膜的整体结构示意图。
图3为本申请实施例1中聚四氟乙烯层的内部结构图。
图4为本申请实施例1中热塑性高分子聚合物层的内部结构图。
图5为本申请实施例5中聚四氟乙烯复合膜的整体结构示意图。
附图标记说明：1、聚四氟乙烯层；2、热塑性高分子聚合物层；21、第一聚合物层；22、第二聚合物层。
具体实施方式
为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，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。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。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实施例1
本实施例一方面提供一种多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、制备压延胚膜：(A)混料：PTFE分散树脂与助挤剂(航空煤油)通过V型混料机进行混合，将混合均匀的复合料在烘箱中进行陈化，其中：PTFE分散树脂含量为90wt％、助挤剂含量为10wt％、陈化时烘箱温度为30℃、陈化时间为8h；(B)预成型、推挤压延：陈化处理后的复合料经预成型、推挤压延，得到PTFE压延带，其中：压延厚度为400μm、推挤时的挤出头为圆形、压缩比为150。
S2、制备流延胚膜：(A)混料：聚酰胺与晶核剂(LicomontCaV102)通过V型混料机进行混合，将混合均匀的复合料在烘箱中进行干燥以除去复合料中的水分，其中：聚酰胺含量为99.2wt％、晶核剂含量为0.8wt％、干燥烘箱温度为100℃、干燥时间为8h；(B)挤出铸片：将干燥好的复合料放入到双螺杆中进行熔融挤出，再通过T型模头在铸片机上进行冷却，其中：双螺杆温度为260℃、T型模头挤出胚膜厚度为300μm。
S3、制备聚四氟乙烯复合膜：将压延胚膜与流延胚膜进行在线叠合，即压延出的PTFE胚膜与熔体流延胚膜进行叠合，将复合胚膜进行双向拉伸形成PTFE复合膜，其中：采用异步双向拉伸制备PTFE复合膜、纵拉温度为120℃、纵拉倍率为5倍、横拉温度为260℃、横拉倍率为6倍。
本实施例另一方面提供一种多层聚四氟乙烯复合膜，由上述制备方法得到的PTFE复合膜结构如图2所示，聚四氟乙烯层1的孔径为1.4μm，热塑性高分子聚合物层2的孔径为0.6μm。结合图3、图4所示，聚四氟乙烯层1的内部具有明显的“节点-微纤”结构，而热塑性高分子聚合物层2的内部为通孔结构。复合膜经向发生断裂时的最大力为59.6N、断裂伸长率为157.3％，纬向发生断裂时的最大力为45.7N、断裂伸长率为201.4％，采用泡点法测复合膜的孔径分布、孔径以及孔隙率，测定结果为：孔径分布为0.3～0.7μm，平均孔径为0.4μm，孔隙率为94.5％。
本实施例还提供一种多层聚四氟乙烯复合膜在覆膜滤料中的应用，将制备出的多层聚四氟乙烯复合膜与玻璃纤维机织布进行热压复合，选用的热压温度为230℃、压力为0.2MPa、车速为10m/mim，制备出覆膜滤料的透气率为6.3cm/s，过滤效率为99.961％。
实施例2
本实施例一方面提供一种多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备压延胚膜：(A)混料：PTFE分散树脂与助挤剂(航空煤油)通过V型混料机进行混合，将混合均匀的复合料在烘箱中进行陈化，其中：PTFE分散树脂含量为90wt％、助挤剂含量为10wt％、陈化时烘箱温度为30℃、陈化时间为8h；(B)预成型、推挤压延：处理后的复合料经预成型、推挤压延，得到PTFE压延带，其中：压延厚度为400μm、推挤时的挤出头为圆形、压缩比为150。
S2、制备流延胚膜：(A)混料：聚丙烯与晶核剂(LicomontCaV102)通过V型混料机进行混合，将混合均匀的复合料在烘箱中进行干燥以除去复合料中的水分，其中：聚丙烯含量为99.2wt％、晶核剂含量为0.8wt％、干燥烘箱温度为100℃、干燥时间为8h；(B)挤出铸片：将干燥好的复合料放入到双螺杆中进行熔融挤出，再通过T型模头在铸片机上进行冷却，其中：双螺杆温度为190℃、T型模头挤出胚膜厚度为300μm。
S3、制备聚四氟乙烯复合膜：将压延胚膜与流延胚膜进行在线叠合，即压延出的PTFE胚膜与刚冷却固化的流延胚膜进行叠合，将复合胚膜进行双向拉伸形成PTFE复合膜，其中：采用异步双向拉伸制备PTFE复合膜、纵拉温度为150℃、纵拉倍率为5倍、横拉温度为170℃、横拉倍率为6倍。
本实施例另一方面提供一种多层聚四氟乙烯复合膜，由上述制备方法得到的PTFE复合膜结构，其中聚四氟乙烯层1的孔径为1.2μm，热塑性高分子聚合物层2的孔径为0.8μm，复合膜经向发生断裂时的最大力为42.7N、断裂伸长率为166.5％，纬向发生断裂时的最大力为36.4N、断裂伸长率为211.3％，孔径分布为0.5～1.0μm，平均孔径为0.8μm，孔隙率为97.05％。
本实施例还提供一种多层聚四氟乙烯复合膜在覆膜滤料中的应用，将制备出的多层聚四氟乙烯复合膜与玻璃纤维机织布进行热压复合，选用的热压温度为230℃、压力为0.2MPa、车速为10m/mim，制备出覆膜滤料的透气率为8.2cm/s，过滤效率为99.991％。
实施例3
本实施例一方面提供一种多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备压延胚膜：(A)混料：PTFE分散树脂与助挤剂(石油醚)通过V型混料机进行混合，将混合均匀的复合料在烘箱中进行陈化，其中：PTFE分散树脂含量为80wt％、助挤剂含量为20wt％、陈化时烘箱温度为60℃、陈化时间为15h；(B)预成型、推挤压延：陈化处理后的复合料经预成型、推挤压延，得到PTFE压延带，其中：压延厚度为100μm、推挤时的挤出头为扁平状、压缩比为80。
S2、制备流延胚膜：(A)混料：聚乙烯与晶核剂(LicomontCaV102)通过V型混料机进行混合，将混合均匀的复合料在烘箱中进行干燥以除去复合料中的水分，其中：聚丙烯含量为95wt％、晶核剂含量为5wt％、干燥烘箱温度为150℃、干燥时间为10h；(B)挤出铸片：将干燥好的复合料放入到双螺杆中进行熔融挤出，再通过T型模头在铸片机上进行冷却，其中：双螺杆温度为150℃、T型模头挤出胚膜厚度为100μm。
S3、制备聚四氟乙烯复合膜：将压延胚膜与流延胚膜进行在线叠合，即压延出的PTFE胚膜与刚冷却固化的流延胚膜进行叠合，将复合胚膜进行双向拉伸形成PTFE复合膜，其中：采用异步双向拉伸制备PTFE复合膜、纵拉温度为180℃、纵拉倍率为8倍、横拉温度为300℃、横拉倍率为10倍。
本实施例另一方面提供一种多层聚四氟乙烯复合膜，由上述制备方法得到的PTFE复合膜结构，其中聚四氟乙烯层1的孔径为1.9μm，热塑性高分子聚合物层2的孔径为0.9μm，复合膜经向发生断裂时的最大力为35.3N、断裂伸长率为135.9％，纬向发生断裂时的最大力为31.9N、断裂伸长率为181.4％，孔径分布为0.9～1.4μm，平均孔径为1.1μm，孔隙率为98.91％。
本实施例还提供一种多层聚四氟乙烯复合膜在覆膜滤料中的应用，将制备出的多层聚四氟乙烯复合膜与玻璃纤维机织布进行热压复合，选用的热压温度为230℃、压力为0.2MPa、车速为10m/mim，制备出覆膜滤料的透气率为8.9cm/s，过滤效率为99.995％。
实施例4
本实施例一方面提供一种多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备压延胚膜：(A)混料：PTFE分散树脂与助挤剂(石脑油)通过V型混料机进行混合，将混合均匀的复合料在烘箱中进行陈化，其中：PTFE分散树脂含量为65wt％、助挤剂含量为35wt％、陈化时烘箱温度为45℃、陈化时间为24h；(B)预成型、推挤压延：陈化处理后的复合料经预成型、推挤压延，得到PTFE压延带，其中：压延厚度为500μm、推挤时的挤出头为扁平状、压缩比为200。
S2、制备流延胚膜：(A)混料：聚-4-甲基-1-戊烯与晶核剂(LicomontCaV102)通过V型混料机进行混合，将混合均匀的复合料在烘箱中进行干燥以除去复合料中的水分，其中：聚-4-甲基-1-戊烯含量为90wt％、晶核剂含量为10wt％、干燥烘箱温度为120℃、干燥时间为12h；(B)挤出铸片：将干燥好的复合料放入到双螺杆中进行熔融挤出，再通过T型模头在铸片机上进行冷却，其中：双螺杆温度为250℃、T型模头挤出胚膜厚度为500μm。
S3、制备聚四氟乙烯复合膜：将压延胚膜与流延胚膜进行在线叠合，即压延出的PTFE胚膜与刚冷却固化的流延胚膜进行叠合，将复合胚膜进行双向拉伸形成PTFE复合膜，其中：采用异步双向拉伸制备PTFE复合膜、纵拉温度为250℃、纵拉倍率为10倍、横拉温度为350℃、横拉倍率为15倍。
本实施例另一方面提供一种多层聚四氟乙烯复合膜，由上述制备方法得到的PTFE复合膜结构，其中聚四氟乙烯层1的孔径为1.2μm，热塑性高分子聚合物层2的孔径为1.0μm，复合膜经向发生断裂时的最大力为65.7N、断裂伸长率为137.5％，纬向发生断裂时的最大力为59.8N、断裂伸长率为162.4％，孔径分布为0.8～1.0μm，平均孔径为0.9μm，孔隙率为99.61％。
本实施例还提供一种多层聚四氟乙烯复合膜在覆膜滤料中的应用，将制备出的多层聚四氟乙烯复合膜与玻璃纤维机织布进行热压复合，选用的热压温度为230℃、压力为0.2MPa、车速为10m/mim，制备出覆膜滤料的透气率为8.3cm/s，过滤效率为99.997％。
实施例5
本实施例一方面提供一种多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，其与实施例1的区别在于：步骤S3中流延胚膜设置有两层，其他操作同实施例1。其中：两层流延胚膜的晶核剂含量不同，靠近压延胚膜的流延胚膜晶核剂含量为0.8wt％，聚酰胺含量为99.2wt％；远离压延胚膜的流延胚膜晶核剂含量1.0wt％，聚酰胺含量为99wt％。
本实施例另一方面提供一种多层聚四氟乙烯复合膜，由上述制备方法得到的PTFE复合膜结构如图5所示，其中聚四氟乙烯层1的孔径为1.4μm，热塑性高分子聚合物层2包括第一聚合物层21和第二聚合物层22，第一聚合物层21位于靠近聚四氟乙烯层1的一侧，其孔径为0.8μm，第二聚合物层22位于远离聚四氟乙烯层1的一侧，其孔径为0.6μm；复合膜经向发生断裂时的最大力为97.2N、断裂伸长率为186.8％，纬向发生断裂时的最大力为77.8N、断裂伸长率为236.4％，孔径分布为0.2～0.4μm，平均孔径为0.3μm，孔隙率为99.89％。
本实施例还提供一种多层聚四氟乙烯复合膜在覆膜滤料中的应用，将制备出的多层聚四氟乙烯复合膜与玻璃纤维机织布进行热压复合，选用的热压温度为230℃、压力为0.2MPa、车速为10m/mim，制备出覆膜滤料的透气率为7.5cm/s，过滤效率为99.998％。
对比例1
本对比例一方面提供一种聚四氟乙烯膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备压延胚膜：(A)混料：PTFE分散树脂与助挤剂(航空煤油)通过V型混料机进行混合，将混合均匀的复合料在烘箱中进行陈化，其中：PTFE分散树脂含量为90wt％、助挤剂含量为10wt％、陈化时烘箱温度为30℃、陈化时间为8h；(B)预成型、推挤压延：处理后的复合料经预成型、推挤压延，得到PTFE压延带，其中：压延厚度为400μm、推挤时的挤出头为圆形、压缩比为150；(C)双向拉伸：将压延胚膜采用异步双向拉伸工艺来制备PTFE膜，其中：纵拉温度为120℃、纵拉倍率为5倍、横拉温度为260℃、横拉倍率为6倍。
本对比例另一方面提供一种聚四氟乙烯膜，由上述制备方法得到的PTFE膜经向发生断裂时的最大力为5.6N、断裂伸长率为64.3％，纬向发生断裂时的最大力为4.1N、断裂伸长率为87.6％，孔径分布为0.07～1.8μm，平均孔径为0.9μm，孔隙率为79.6％。
本对比例还提供一种多层聚四氟乙烯膜在覆膜滤料中的应用，将制备出的聚四氟乙烯膜与经过后处理(乳液浸渍)的玻璃纤维机织布进行热压复合，选用的热压温度为230℃、压力为0.2MPa、车速为10m/mim，制备出覆膜滤料的透气率为4.2cm/s，过滤效率为89.75％。
对比例2
本对比例一方面提供一种聚四氟乙烯复合膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备PTFE复合胚膜：(A)混料：PTFE分散树脂、助挤剂(航空煤油)、聚酰胺与晶核剂(LicomontCaV102)通过V型混料机进行混合，将混合均匀的复合料在烘箱中进行陈化，其中：PTFE分散树脂含量为77wt％、助挤剂含量为10wt％、聚酰胺含量为10wt％、晶核剂含量为3wt％、陈化时烘箱温度为30℃、陈化时间为8h；(B)预成型、推挤压延：陈化处理后的复合料经预成型、推挤压延，得到PTFE复合压延带，其中：压延厚度为400μm、推挤时的挤出头为圆形、压缩比为150。
S2、制备聚四氟乙烯复合膜：将PTFE复合压延带进行双向拉伸形成PTFE复合膜，其中：采用异步双向拉伸制备PTFE复合膜、纵拉温度为120℃、纵拉倍率为5倍、横拉温度为260℃、横拉倍率为6倍。
本对比例另一方面提供一种多层聚四氟乙烯复合膜，由上述制备方法得到的PTFE复合膜结构经向发生断裂时的最大力为10.4N、断裂伸长率为77.2％，纬向发生断裂时的最大力为7.5N、断裂伸长率为97.3％，孔径分布为0.1～1.2μm，平均孔径为0.8μm，孔隙率为83.9％。
本对比例还提供一种多层聚四氟乙烯复合膜在覆膜滤料中的应用，将制备出的多层聚四氟乙烯复合膜与玻璃纤维机织布进行热压复合，选用的热压温度为230℃、压力为0.2MPa、车速为10m/mim，制备出覆膜滤料的透气率为5.5cm/s，过滤效率为93.58％。
试验例1
对实施例1～5、对比例1～2制备的PTFE复合膜/PTFE膜进行力学性能、孔径分布及孔隙率测试。其中，力学性能参考GB/T 1040-1992，孔径分布及孔隙率采用泡点法进行测试；上述实施例和对比例中涉及的过滤效率的测试采用粉尘过滤效率测试系统，设备型号为德国FilTEq FEMA 1-AT常温，符合标准VDI/DIN 3926、ASTMD 6830-02、ISO 11057、GB/T6719、GB12625，测试粉尘为标准粉尘。复合膜性能测试结果如下表1所示，滤料性能测试如下表2所示。
表1膜性能测试结果
表2滤料性能测试结果
从表1可以看出，双层复合膜(实施例1～实施例4)较对比例1、2的力学性能(最大力、断裂伸长率)明显提高，孔径分布窄且孔隙率高，两种不同工艺和材质的膜，经双向拉伸工艺后，各层间相互交织、嵌入和穿插，孔径相互叠加和分裂，从而形成了窄孔径分布和高孔隙率的复合膜；三层复合膜(实施例5)对比双层复合膜(实施例1～实施例4)综合性能更优，由于两层流延坯膜中晶核剂含量的差异，形成了三层梯度结构，进一步缩小孔径分布范围和提高孔隙率。对比例2中的复合膜较对比例1力学性能、孔径分布和孔隙率提高，热塑性树脂与聚四氟乙烯形成的交织网状结构提高了复合膜的综合性能，但是热塑性树脂含量和分布的限制，使得复合膜效果提升幅度不足，且热塑性树脂的随机分布无法定向控制复合膜的孔结构，从而无法实现复合膜的梯度分布结构。
从表2可以看出，含有热塑性树脂的复合膜(实施例1～实施例5、对比例2)在与玻纤布基材进行覆合时，无需对基材进行后处理，从而减小了后处理工艺对滤料透气率损失的影响，使得最终覆膜滤料具有高的透气率和过滤效率；具有梯度结构复合膜与基材覆合时，在高透气率的同时，还能保证高的过滤效率。
本申请的实施原理为：本申请将聚四氟乙烯制备的压延胚膜与热塑性高分子聚合物制备的流延胚膜在线叠合，在双向拉伸的过程中压延胚膜与流延胚膜中形成不同孔径的立体交叉结构，以此得到分布均匀、孔径可控的梯度结构，且聚四氟乙烯层中微孔结构的孔径大于热塑性高分子聚合物层中微孔结构的孔径，有效地提高了复合膜的孔隙率；以本复合膜作为覆膜滤料时，聚四氟乙烯层对烟尘进行初滤、热塑性高分子聚合物层对烟尘进行精滤，明显地提高了复合膜的过滤精度。
本申请采用压延法制备聚四氟乙烯胚膜、流延制备热塑性高分子聚合物胚膜，由于热塑性高分子聚合物具有较低的熔点和优良的粘合作用，两种胚膜在较低的温度下即可进行在线叠合及双向拉伸，实现聚四氟乙烯层与热塑性高分子聚合物层牢固复合；同样，以此得到的复合膜在较低温度下即可覆合在基材上，无需对基材进行化学处理，不仅工艺简单、减少了环境污染和生产成本，还有效地降低了覆膜时的透气损失率和力学损伤，进一步提高了滤料的过滤精度、力学性能及使用寿命。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然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精神和范围。
Claims (10)
1.一种多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，其特征在于：包括将聚四氟乙烯制备的压延胚膜与热塑性高分子聚合物制备的流延胚膜在线叠合，将得到的复合胚膜采用双向拉伸法制备为内部微孔呈梯度结构分布的多层聚四氟乙烯复合膜。
2.根据权利要求1所述多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，其特征在于：所述复合胚膜经双向拉伸后，得到复合膜中聚四氟乙烯层的孔径为0.05～5μm，热塑性高分子聚合物层的孔径为0.01～1μm。
3.根据权利要求1所述多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、制备压延胚膜：将聚四氟乙烯分散树脂与助挤剂混合均匀后加热陈化，再将陈化后的复合料经预成型、推挤压延得到PTFE压延带；
S2、制备流延胚膜：将热塑性高分子聚合物与晶核剂混合均匀后干燥以除去复合料中的水分，对干燥后的复合料进行熔融挤出，并通过T型模头在铸片机上进行冷却；
S3、制备聚四氟乙烯复合膜：将聚四氟乙烯压延胚膜与熔体流延胚膜在线叠合，将得到的复合胚膜进行双向拉伸形成多层聚四氟乙烯复合膜。
4.根据权利要求3所述多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中助挤剂为汽油、航空煤油、石脑油、石油醚中的至少一种；所述步骤S2中热塑性高分子聚合物为聚-4-甲基-1-戊烯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺中的至少一种；所述晶核剂采用以长碳链为主要成分的羧酸钙盐。
5.根据权利要求3所述多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中压延厚度为50～500μm，推挤时的挤出头为圆形或扁平状模具、压缩比为30～200。
6.根据权利要求3所述多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中助挤剂的含量为5～35wt％，陈化温度为30～60℃、时间为6～24h；所述步骤S2中晶核剂的含量为0.5～10wt％，干燥温度为100～150℃、时间为6～12h。
7.根据权利要求3所述多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中熔融挤出的温度介于热塑性高分子聚合物的熔点和分解温度之间，且T型模头挤出胚膜的厚度为50～500μm。
8.根据权利要求3所述多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中双向拉伸为同步双向拉伸或异步双向拉伸，纵拉温度为120～250℃、纵拉倍率为3～10倍、横拉温度为250～350℃、横拉倍率为5～15倍。
9.根据权利要求3所述多层聚四氟乙烯复合膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中流延胚膜至少为一层，且拉伸后靠近聚四氟乙烯层的热塑性高分子聚合物层的孔径大于远离聚四氟乙烯层的热塑性高分子聚合物层的孔径。
10.如权利要求1-9任一项所述制备方法制备的多层聚四氟乙烯复合膜。
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