一種雙向拉伸防水聚四氟乙烯薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及薄膜的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種雙向拉伸防水聚四氟乙烯薄膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]將聚四氟乙烯分散樹(shù)脂采用膏狀擠壓和擠出并脫油，再經(jīng)過(guò)單向或雙向拉伸，可獲得具有微孔的聚四氟乙烯微孔材料，由于其特殊性能，該材料成為一種高端應(yīng)用的含氟功能性材料，例如用作環(huán)保過(guò)濾材、服裝面料、人造器官材料、電子材料及密封絕緣材料等。聚四氟乙烯微孔膜因具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，機(jī)械性能，防水透氣性和化學(xué)穩(wěn)定性，從七十年代以來(lái)就被用于制造電線電纜絕緣材料、人造血管、密封帶、環(huán)保過(guò)濾以及服裝面料等。目前制造的聚四氟乙烯微孔膜的孔徑較大，其耐水壓性或過(guò)濾效果不能滿足應(yīng)用要求；將其應(yīng)用于服裝行業(yè)時(shí)，防水度和透濕度亦達(dá)不到要求。疏水性是聚四氟乙烯材料的重要性質(zhì)，是聚四氟乙烯多孔膜被應(yīng)用于膜材料的主要性能。聚四氟乙烯材料雖然具有低表面能，但是光滑聚四氟乙烯平面的水接觸角在98到112°之間，疏水性能并不佳。申請(qǐng)?zhí)枮?01410315176.6公布了超疏水聚四氟乙烯薄膜，但是其工藝有待改進(jìn)，疏水效果有待提尚O
[0003]聚四氟乙烯雖然是熱塑性高分子材料，但與一般熱塑性高聚物不同，熔融時(shí)只會(huì)產(chǎn)生透明黏熔凝膠，而不會(huì)熔融流動(dòng)，也不溶解于任何熔劑。因此由于聚四氟乙烯的不活潑性、不熔性、熱穩(wěn)定性等因素，對(duì)其加工帶來(lái)很大的難度?，F(xiàn)有的加工工藝制得的聚四氟乙烯薄膜，例如專利號(hào)為ZL02108850.0公開(kāi)的一種聚四氟乙烯微孔膜加工方法制得的聚四氟乙烯微孔膜，但存在以下缺點(diǎn):膜的厚度不均勻造成薄膜透氣量不均勻。
[0004]因此，市場(chǎng)上急需一種防水效果好、厚度均勻的聚四氟乙烯微孔膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種雙向拉伸防水聚四氟乙烯薄膜的制備方法。
[0006]本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的:
一種雙向拉伸防水聚四氟乙烯薄膜的制備方法，其特征在于:依次包括以下步驟:
(I)混料:將聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末、液體潤(rùn)滑劑、疏水材料攪拌混合，于30_70°C溫度下靜置12-24小時(shí)，形成聚四氟乙烯物料;所述疏水材料為納米二氧化硅粉末，其制備方法為:將二氧化硅粉末、水、無(wú)水乙醇、聚丙烯酸混合均勻后，攪拌，置于球磨機(jī)中研磨，制得納米二氧化硅粉末;將制備得到的納米二氧化硅粉末、乙醇、甲苯、硅烷偶聯(lián)劑置于密閉容器中，于30-60 0C攪拌8-12小時(shí)，得到懸濁液，抽濾、干燥制得納米二氧化硅疏水材料。
[0007](2)壓坯與壓延:將所述聚四氟乙烯物料在30-50 0C下，經(jīng)過(guò)壓坯機(jī)，壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過(guò)推壓機(jī)在40-60 0C的溫度下擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在40-80 0C下壓延成聚四氟乙稀基帶；
(3)縱向拉伸和水蒸氣處理:將所述聚四氟乙烯基帶在200-300°C的烘箱中進(jìn)行縱向拉伸，然后水蒸汽汽蒸，得到脫脂基帶；
(4)橫向拉伸和熱定型:將所述脫脂基帶在擴(kuò)幅機(jī)上于100-180°C進(jìn)行橫向拉伸，最后于280-400 0C燒結(jié)熱定型，燒結(jié)時(shí)間為1-2小時(shí)，得到熱定型薄膜。
[0008]防水性是指織物對(duì)液體相對(duì)透過(guò)的抵抗程度，織物對(duì)抗下雨或在水中所受滲透壓力的性能。聚四氟乙烯薄膜具有無(wú)數(shù)微孔，比輕霧直徑20微米小得多，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水蒸氣的直徑0.0004微米，因而水蒸氣可透過(guò)，但水由于表面張力的阻抗而通不過(guò)。根據(jù)本發(fā)明薄膜加工工藝，采用原料中共混疏水材料的方法，疏水材料具有良好的疏水性，在薄膜加工過(guò)程中能保持穩(wěn)定，不老化。由此獲得防水性良好的聚四氟乙烯微孔薄膜，由于采用共混法，薄膜可一次成型，不需進(jìn)行后續(xù)的改性工作。
[0009]作為優(yōu)選:所述步驟(I)中聚丙烯酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為二氧化硅粉末的0.1%_5%，所述納米二氧化硅粉末、乙醇、甲苯、硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:2-4:0.2-0.5:0.1-0.3 ο
采用球磨法和聚丙烯酸作為分散劑制得納米二氧化硅粉末材料，通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米二氧化硅表面進(jìn)行改性，得到功能化的納米二氧化硅，改性后的粉末由原來(lái)的富含羥基的親水性表面變成含有有機(jī)官能團(tuán)的親油性表面，大大增強(qiáng)了納米二氧化硅的疏水性。所制得的納米二氧化硅疏水材料與聚四氟乙烯微孔薄膜具有協(xié)同增效作用。
[0010]作為優(yōu)選:所述液體潤(rùn)滑劑為液體石蠟、石油醚、煤油中的一種或其混合物。
[0011]作為優(yōu)選:所述聚四氟乙烯粉末、液體潤(rùn)滑劑、疏水材料的質(zhì)量比為1:0.2-0.3:0.15-0.18ο
[0012]作為優(yōu)選:所述水蒸汽汽蒸的溫度為100?110°C，時(shí)間為1-10小時(shí)。
[0013]作為優(yōu)選:所述聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末結(jié)晶度297%、分子量為2000-1500萬(wàn)。
[0014]作為優(yōu)選:所述橫向拉伸之前還進(jìn)行橫向預(yù)拉伸，所述橫向預(yù)拉伸的脫脂基帶溫度在橫向上梯度分布，脫脂基帶中間區(qū)域溫度高于兩邊區(qū)域溫度。
[0015]常規(guī)橫向拉伸過(guò)程是通過(guò)鏈鋏夾住薄膜邊緣在一個(gè)梯形軌道上進(jìn)行擴(kuò)幅而實(shí)現(xiàn)，由于拉伸應(yīng)力在從邊緣向中間逐步傳遞的過(guò)程中存在衰減和滯后效應(yīng)，使得薄膜中間區(qū)域厚度大于兩邊區(qū)域，在橫向拉伸之前，增設(shè)橫向預(yù)拉伸，有利于提高聚四氟乙烯薄膜整體的均勻性，防止薄膜中間厚兩邊薄。
[0016]作為優(yōu)選:所述橫向預(yù)拉伸的脫脂基帶中間區(qū)域的溫度為160-240°C，兩邊區(qū)域的溫度為80-120 °C。
[0017]脫脂基帶中區(qū)域的溫度高擴(kuò)幅速率快，可以防止脫脂基帶中間厚兩邊薄，厚度更均勻。
[0018]作為優(yōu)選:所述熱定型膜還經(jīng)過(guò)冷卻水噴淋，冷卻水的溫度為5-10°C，冷卻時(shí)間為20-30秒。
[0019]薄膜在熱定型后采用冷卻水處理，迅速降低薄膜溫度，冷卻時(shí)間短效果好，
工藝簡(jiǎn)單，處理成本低;在使用或存儲(chǔ)過(guò)程中，在保持良好疏水性能的同時(shí)，不會(huì)因薄膜尺寸收縮而降低孔徑，因此薄膜的橫向和縱向尺寸得以保持。
[0020]作為優(yōu)選:所述防水性聚四氟乙烯薄膜的孔徑為0.1-0.5微米。
[0021]作為優(yōu)選，所述步驟(2)推壓機(jī)后設(shè)置冷卻箱對(duì)擠出的棒狀物進(jìn)行冷卻，然后將未完全冷卻的棒狀物直接送入壓延機(jī)進(jìn)行壓延，所述冷卻箱內(nèi)裝有冷卻水，所述冷卻箱上部靠近壓延機(jī)一側(cè)的箱壁上設(shè)置有覆油箱，所述覆油箱內(nèi)裝有油，所述冷卻箱底部、覆油箱遠(yuǎn)離壓延機(jī)一側(cè)的箱壁上以及覆油箱內(nèi)設(shè)置有用于引導(dǎo)棒狀物傳送方向的導(dǎo)向輥，所述壓延機(jī)的入口處設(shè)置有去油口，所述去油口上設(shè)置有橡膠去油圈，經(jīng)過(guò)冷卻室的棒狀物通過(guò)橡膠去油圈后再送入所述壓延機(jī)。
[0022]現(xiàn)有技術(shù)中擠出的棒狀物先經(jīng)冷卻輥冷卻定型后再收卷然后再送入壓延機(jī)，而本申請(qǐng)?jiān)跀D出機(jī)后面設(shè)置特殊的冷卻箱，棒狀物在冷卻箱內(nèi)經(jīng)水快速冷卻到一定溫度后再送入覆油箱對(duì)表面進(jìn)行油封塑形，覆油箱內(nèi)的油可選用蠟油，被加熱的蠟油快速覆到經(jīng)冷卻后的棒狀物上，覆油箱設(shè)置較小，覆上油的棒狀物很快從覆油箱牽出，出了覆油箱的棒狀物被蠟油封住保證棒內(nèi)具有一定溫度，同時(shí)蠟油具有塑性，可在一定程度上對(duì)棒狀物進(jìn)行微定型以保證送入壓延機(jī)時(shí)不走形，又與外界隔絕更衛(wèi)生。
[0023]棒狀物內(nèi)保持一定的溫度直接送入壓延機(jī)壓延，同時(shí)又防止棒狀物變形，送入壓延機(jī)的棒狀物內(nèi)芯具有一定的溫度，從而縮短了壓延機(jī)對(duì)其加熱的加熱時(shí)間，也節(jié)約了加熱的能耗，同時(shí)表面油封后的棒狀物無(wú)需收卷直接進(jìn)行壓延，減少了加工工序，降低了能耗，提高了工作效率，產(chǎn)量大大提高，橡膠去油圈的設(shè)置不僅可去油同時(shí)也可去水，。從而保證了棒狀物送入壓延機(jī)的干凈度，保證了成品的質(zhì)量。棒狀物上的油沒(méi)有完全凝固時(shí)送入橡膠去油圈，去油也較方便，加工效率高。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
1.采用原料中共混疏水材料的方法，納米二氧化硅具有良好的疏水性，在薄膜加工過(guò)程中能保持穩(wěn)定，不老化。由此獲得防水性良好的聚四氟乙烯微孔薄膜。由于采用共混法，薄膜可一次成型，不需進(jìn)行后續(xù)的改性工作。
[0025]2.在橫向拉伸之前，增設(shè)橫向預(yù)拉伸，脫脂基帶中區(qū)域的溫度高擴(kuò)幅速率快，可以防止脫脂基帶中間厚兩邊薄，有利于提高聚四氟乙烯薄膜整體的均勻性。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是冷卻箱結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]實(shí)施例一
一種防水聚四氟乙烯薄膜的制備方法，依次包括以下步驟:
(I)混料:將質(zhì)量比分別為1:0.2:0.15的聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末、液體石蠟、納米二氧化硅粉末攪拌混合，于40°C溫度下靜置12小時(shí)，形成聚四氟乙烯物料;其中聚四氟乙烯樹(shù)脂粉末的結(jié)晶度為97 %、分子量為10000 ο其中納米二氧化硅粉末的制備方法為:將質(zhì)量為二氧化硅粉末的0.1%的聚丙烯酸、二氧化硅粉末、水、無(wú)水乙醇混合均勻后，攪拌，置于球磨機(jī)中研磨，制得納米二氧化硅粉末。將納米二氧化硅粉末、乙醇、甲苯、硅烷偶聯(lián)劑按質(zhì)量比1:2:0.5:0.3置于50°C密閉容器中，攪拌10小時(shí)，得到懸濁液，抽濾、干燥得到納米二氧化硅疏水材料。
[0028](2)壓坯與壓延:將所述聚四氟乙烯物料在40 0C下，經(jīng)過(guò)壓坯機(jī)，壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過(guò)推壓機(jī)在50°C的溫度下擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在40°C下壓延成聚四氟乙稀基帶； (3)縱向拉伸和水蒸氣處理:將所述聚四氟乙烯基帶在200-300°C的烘箱中進(jìn)行縱向拉伸，然后水蒸汽汽蒸，汽蒸的溫度為100°C，時(shí)間為I小時(shí)得到脫脂基帶；
(4)橫向拉伸和熱定型:將所述脫脂基帶在擴(kuò)幅機(jī)上于100°C進(jìn)行橫向拉伸，最后于280°C燒結(jié)熱定型，燒結(jié)時(shí)間為I小時(shí)，得到熱定型薄膜。所得到的聚四氟乙烯薄