聚四氟乙烯微纤维的制备方法与流程

本发明涉及高分子材料加工应用领域，具体涉及一种具有耐温、耐化学腐蚀、不粘、绝缘等优异性能的聚四氟乙烯微纤维的制备方法。

背景技术：

聚四氟乙烯(PTFE)纤维具有优异的耐热性、耐化学腐蚀、摩擦系数低、不粘、阻燃、电绝缘性等优势，被用于垃圾焚烧、燃煤电厂的烟气过滤、消防及防化服、液相过滤等领域。

近年来，用于高精度过滤、阻燃、耐腐蚀等特殊领域的微纤维(≤1Dtex)受到广泛关注。制备微纤维的材料主要有尼龙、芳纶、碳纤维、聚四氟乙烯等，加工的方法有熔融挤出法、溶液纺丝法、载体纺丝法、膜裂法等多种。由于聚四氟乙烯树脂的特殊性，不能采用熔融挤出与溶液纺丝法工艺，所以加工技术独特。目前聚四氟乙烯纤维可通过载体纺丝法、糊状挤出法与膜裂法制得，但是载体纺丝法的工序多，需要采用多种化学原料作为助剂，易产生环保问题，且产量低，生产成本高。采用膜裂法工艺可以在成熟的糊状挤出工艺基础上延展，成本较低，可实现经济化规模生产。

由于聚四氟乙烯树脂的特殊性能，加工过程控制难度大，纤维呈负电荷，表面比电阻大，纤维之间摩擦系数低，开纤梳理困难，要达到比细纤维纤度要求更高的微纤维，技术关键是拉伸与开纤工艺，尤其是两次拉伸与开纤工艺的实现与控制。

因此寻求一种成本低廉，制备具有优良性能的聚四氟乙烯纤维性的方法至关重要。

技术实现要素：

针对聚四氟乙烯纤维现有生产技术的不足，本发明提供一种方法简单，成本低廉，所得产品性能优良的聚四氟乙烯微纤维的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种聚四氟乙烯微纤维的制备方法，该方法是按照以下步骤进行的：

①将聚四氟乙烯分散树脂搅拌成糊状经挤出、压延、去油、烧结成膜；

②将步骤①烧结的膜拉伸开纤，制得纤度为4～10Dtex长丝细纤维；

③将步骤②的长丝细纤维再开纤，制得纤度为≤1Dtex聚四氟乙烯长丝微纤维；

④将步骤③聚四氟乙烯微纤维，用旋切机切成不同长度的短微纤维，以适应不同用户的要求。

作为对本发明的限定，本发明步骤①中聚四氟乙烯膜由分散树脂搅拌成糊状经挤出、压延、根据所用溶剂油在200～280℃下去油、在350～390℃下烧结成膜。

作为对本发明的限定，步骤②中聚四氟乙烯膜采用膜裂工艺开纤，在340～380℃下拉伸40～80倍纵向取向的过程制得；所述步骤②中的拉伸膜经旋转针状辊开纤成细纤维长丝，开纤辊上安装细针，安装密度为每平方厘米25～100针，经开纤形成长丝细纤维收卷；

作为对本发明的限定，所述步骤③，将长丝细纤维再开纤，第二次开纤的辊筒表面采用刀片结构，其开纤辊的刀片交叉安装密度为每厘米20～80片。经两次拉伸后的纤维即为长丝微纤维，纤度≤1Dtex再收卷；

所述步骤④，将收卷的长丝微纤维经旋转切割机切割成不同长度的短微纤维(2.5～8.0cm)，以满足不同用途的需求。

所述步骤②③中的聚四氟乙烯纤维纤度可调节，通过设备与工艺调整，可制得纤度为≤1～10Dtex的不同规格的微细与细纤维。

本发明所述的聚四氟乙烯微纤维可通过铺网针刺、水刺工艺与聚四氟乙烯基布结合，制得毛毡，或采用湿法抄纸法与铺网法制得纤维纸，可应用于液相气相过滤、环保产业中。

采用上述技术方案后，本发明得到的有益效果是：

本发明采用聚四氟乙烯(PTFE)分散树脂糊状挤出成膜，经烧结、拉伸、开纤，然后再拉伸开纤，制得聚四氟乙烯微纤维。此制备方法基于常用的糊状挤出工艺，加上烧结、拉伸、开纤工艺，工艺流程合理，可实现连续化，耗能低，除溶剂油作为助推剂并有效回收再利用外，无其他添加与排放化学物质，安全环保，生产效率高。聚四氟乙烯纤维除了具有优异的耐热性、稳定性、不粘、阻燃等优点，其微纤维可用于高精度过滤，实测气体过滤精度可达≤10mg/m³，且寿命长，是化工分离、环保领域一类不可多得的材料。

附图说明

图1为本发明的工艺与设备流程图

图2为纤度为4～10Dtex聚四氟乙烯细纤维光学显微镜照片

图3为纤度为≤1Dtex聚四氟乙烯微纤维光学显微镜照片

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，此外应理解在阅读了本发明讲授的内容后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样适用于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本申请实施例中：

聚四氟乙烯(PTFE)分散树脂：山东东岳化工集团生产的DF-204；规格为：粒径150μm、SSG 2.17、抗张强度33MPa。

实施例1

采用溶剂油为煤油20％(Wt％),对分散树脂进行混合，放置于50℃的环境中熟化20小时，在室温下糊状挤出，压延成薄片，经250±10℃除油，然后在370±5℃烧结，在350±5℃拉伸，拉伸倍率60倍，经针状开纤辊开纤成纤度为4～10Dtex长丝细纤维。

将上述长丝细纤维经刀片状开纤辊第二次开纤，形成纤度≤1Dtex长丝微纤维。

实施例2

采用溶剂油为煤油20％(Wt％),对分散树脂进行混合，放置于50℃的环境中熟化20小时，在室温下糊状挤出，压延成薄片，经250±10℃除油，然后在355±5℃烧结，在370±5℃拉伸，拉伸倍率50倍，经针状开纤辊开纤成纤度为4～10Dtex长丝细纤维。

将上述长丝细纤维经刀片状开纤辊第二次开纤，形成纤度≤1Dtex长丝微纤维。

实施例3

采用溶剂油为煤油20％(Wt％),对分散树脂进行混合，放置于50℃的环境中熟化20小时，在室温下糊状挤出，压延成薄片，经250±10℃除油，然后在385±5℃烧结，在375±5℃拉伸，拉伸倍率80倍，经针状开纤辊开纤成纤度为4～10Dtex长丝细纤维。

将上述长丝细纤维经刀片状开纤辊第二次开纤，形成纤度≤1Dtex长丝微纤维。

实施例4

采用溶剂油为煤油20％(Wt％),对分散树脂进行混合，放置于50℃的环境中熟化20小时，在室温下糊状挤出，压延成薄片，经250±10℃除油，然后在365±5℃烧结，在345±5℃拉伸，拉伸倍率40倍，经针状开纤辊开纤成纤度为4～10Dtex长丝细纤维。

将上述长丝细纤维经刀片状开纤辊第二次开纤，形成纤度≤1Dtex长丝微纤维。

根据用户的需求，将长丝微纤维用旋切机切成不同长度的短微纤维。