本公开涉及包含增强织物和含氟聚合物膜、涂层或其组合的复合材料。
背景技术：
复合结构具有多种用途，特别是用于各种应用的加工辅具，或作为最终产品，例如天线罩或伸缩接头。复合结构必须长时间承受外力。例如，许多复合结构与刺激性化学品和/或加工环境接触。因此，耐性层，例如由含氟聚合物制成的那些，广泛用于工业中。含氟聚合物具有许多所需的特性，例如耐化学性、耐热性、持久释放性、电绝缘性、持久疏水性和低摩擦系数等，以保护复合增强材料免受恶劣环境的影响。例如，当在复合增强结构中使用时，含氟聚合物层在用作恶劣环境中的加工辅具或最终产品时可有助于保持复合材料的完整性和性能。根据所需的特性调整复合结构可能是一个挑战。
因此，希望提供一种改进的复合结构，其可以将作为加工辅具或最终产品的物理要求与暴露层的所需特性相结合。
技术实现要素：
在第一方面，一种复合材料包括由第一含氟聚合物组成的第一层；覆盖第一层的由至少一层增强织物组成的第二层；以及与第一层相对覆盖第二层的由第二含氟聚合物组成的第三层，其中第一层、第三层或其组合的外表面每0.5平方英寸具有少于50个表面裂缝；其中复合材料具有至少约3米的连续长度。
在第二方面，一种制造复合材料的方法包括提供由第一含氟聚合物组成的第一层；将由至少一层增强织物组成的第二层覆盖在第一层上；将由第二含氟聚合物组成的第三层与第一层相对覆盖在第二层上以形成叠层；以及通过两个基本平行的表面连续地压缩和加热叠层，以形成至少3米的连续长度的复合材料，第一层、第三层或其组合的外表面每0.5平方英寸具有少于50个表面裂缝。
在第三方面，一种制造电子装置的设备包括复合材料，所述复合材料包括由第一含氟聚合物组成的第一层；覆盖第一层的由至少一层增强织物组成的第二层；以及与第一层相对覆盖第二层的由第二含氟聚合物组成的第三层，其中第一层、第三层或其组合的外表面每100平方米具有少于3个高度尺寸为0.1mm的表面突起并且每0.5平方英寸具有少于50个表面裂缝；其中复合材料具有至少约3米的连续长度。
在第四方面，一种加工食品的设备包括复合材料，所述复合材料包括由第一含氟聚合物组成的第一层；覆盖第一层的由至少一层增强织物组成的第二层；以及与第一层相对覆盖第二层的由第二含氟聚合物组成的第三层，其中第一层、第三层或其组合的外表面每0.5平方英寸具有少于50个表面裂缝并且针对于总厚度为10密耳的复合材料具有小于约0.05oz/m2-天的水蒸气透过率。
在第五方面，一种加工聚合物的设备包括复合材料，所述复合材料包括由第一含氟聚合物组成的第一层；覆盖第一层的由至少一层增强织物组成的第二层；以及与第一层相对覆盖第二层的由第二含氟聚合物组成的第三层，其中第一层、第三层或其组合的外表面每0.5平方英寸具有少于50个表面裂缝并且针对于总厚度为10密耳的复合材料具有小于约0.05oz/m2-天的水蒸气透过率。
在第六方面，一种用于使电气装置绝缘的设备包括复合材料，所述复合材料包括由第一含氟聚合物组成的第一层；覆盖第一层的由至少一层增强织物组成的第二层；以及与第一层相对覆盖第二层的由第二含氟聚合物组成的第三层；其中，针对于总厚度为10密耳的复合材料，所述复合材料的介电强度为至少1000伏/密耳。
在第七方面，一种加工可热封聚合物的设备包括复合材料，所述复合材料包括由第一含氟聚合物组成的第一层；覆盖第一层的由至少一层增强织物组成的第二层；以及与第一层相对覆盖第二层的由第二含氟聚合物组成的第三层，其中第一层、第三层或其组合的外表面每0.5平方英寸具有少于50个表面裂缝，并且其中所述复合材料的表面光滑度ra值小于20微英寸。
附图说明
通过参照附图，可以更好地理解本公开，并且其众多特征和优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。
图1、图2a和图2b以示意性截面图示出了复合材料的示例性实施例。
图3是通过与未加工对照材料相比的示例性加工复合材料的销盘磨损试验确定的摩擦系数的图示。
图4包括光学显微镜图像，其比较了示例性加工复合材料与未加工对照材料。
图5包括光学显微镜图像，其比较了示例性加工复合材料与未加工对照材料。
在不同附图中使用相同的附图标记表示相似或相同的项目。
具体实施方式
提供以下结合附图的描述以帮助理解本文公开的教导。以下讨论集中于本教导的具体实施方式和实施例。提供该焦点是为了帮助描述教导，并且不应该被解释为对教导的范围或适用性的限制。
如本文所使用，术语“包括(comprises/comprising/includes/including)”、“具有(has/having)”或其任何其它变型是开放式术语，并且应该被解释为“包括但不限于……”。这些术语包含更具限制性的术语“基本上由……组成”和“由……组成”。在一个实施例中，包括一列特征的方法、物品或设备不一定仅限于那些特征，但可以包括未明确列出的其它特征或者这种方法、物品或装置固有的其它特征。此外，除非有相反的明确说明，否则“或”是指包含性的“或”而不是排他性的“或”。例如，条件a或b由以下任何一个满足：a为真(或存在)且b为假(或不存在)，a为假(或不存在)且b为真(或存在)，a和b都是真的(或存在)。
而且，使用“一个(a/an)”来描述本文所述的元件和部件。这仅仅是为了方便并且给出对本发明范围的一般意义。该描述应该被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，或反之亦然，除非另有明确说明。例如，当本文描述单个物品时，可以使用多于一个物品来代替单个物品。类似地，在本文描述多于一个物品的情况下，单个物品可以代替多于一个物品。
除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。材料、方法和实例仅是说明性的而非限制性的。在本文未描述的范围内，关于特定材料和加工行为的许多细节是常规的，并且可以在结构技术和相应制造技术的参考书和其它来源中找到。除非另有说明，否则所有测量均在约25℃下进行。
在一个实施例中，复合材料包括由第一含氟聚合物组成的第一层。所述复合材料可以进一步包括覆盖第一层的由至少一层增强织物组成的第二层。所述复合材料可以进一步包括与第一层相对覆盖第二层的由第二含氟聚合物组成的第三层。第一层、第三层或其组合具有基本上没有缺陷的理想外表面。如本文使用的“缺陷”是指表面裂缝、空隙、突起或其组合。在一个实施例中，第一层、第三层或其组合的外表面每0.5平方英寸具有少于50个表面裂缝，如由cognex5605视觉系统测量。在另一个实施例中，第一层、第三层或其组合的外表面每100平方米具有最多3个高度尺寸为0.1mm的表面突起，如由cognex5605视觉系统测量。此外，复合材料具有有利的长度，例如至少约2米、至少约3米、至少约4米、至少约5米或甚至更大。
参照图1，复合材料包括由第一含氟聚合物组成的第一层102。预想了任何合理的含氟聚合物。在一个实施例中，第一含氟聚合物可以是任何含氟聚合物。在一个具体实施例中，第一含氟聚合物可以是任何非可熔融加工含氟聚合物。如本文使用，“非可熔融加工”是指含氟聚合物，并且是当使其达到其熔点以使其流动时仍未足够软化的任何含氟聚合物。在一个实施例中，非可熔融加工含氟聚合物包括聚四氟乙烯(ptfe)、改性聚四氟乙烯(mptfe)或其组合。在一个实施例中，第一含氟聚合物基本上由ptfe、mptfe或其组合组成。在一个更具体的实施例中，第一含氟聚合物由ptfe、mptfe或其组合组成。
在一个替代实施例中，第一含氟聚合物进一步包括可熔融加工含氟聚合物。预想了任何可熔融加工含氟聚合物，其包括例如四氟乙烯-六氟丙烯(fep)、全氟烷氧基乙烯(pfa)、乙烯-四氟乙烯(etfe)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、乙烯-氯三氟乙烯(ectfe)、全氟甲基乙烯基醚(mfa)、共混物、共聚物或其任何组合。在一个具体实施例中，基于含氟聚合物的总重量，可熔融加工含氟聚合物的存在量不大于约10重量％。
提供第一含氟聚合物的任何方法包括例如浇铸、刮削或挤出。在一个替代实施例中，第一含氟聚合物作为干粉涂料提供。在一个实施例中，第一含氟聚合物可以部分地作为干粉涂料提供，例如，干粉涂料的一部分可以是分散涂料，其余部分是粉末涂料。针对于第一层102，预想了任何合理的厚度。在一个具体实施例中，层102的厚度范围为约0.05mm至约2.0mm，例如约0.1mm至约2.0mm，或甚至约0.2mm至约2.0mm。应当理解，第一层102的厚度可以在上述任何最小值和最大值之间的范围内。
所述复合材料进一步包括第二层104，第二层104包括至少一层增强织物。在一个实施例中，第二层104直接与第一层102接触。增强织物可以包括合理的材料。例如，增强织物包括含氟聚合物纤维、芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维或其组合中的至少一种纱线。在一个实施例中，所述至少一种纱线是玻璃纤维。在一个实施例中，增强织物的含氟聚合物纤维可以包括聚四氟乙烯(ptfe)、改性聚四氟乙烯(mptfe)、乙烯-四氟乙烯(etfe)、全氟烷氧基乙烯(pfa)、四氟乙烯-六氟丙烯(fep)、四氟-乙烯-全氟(甲基乙烯基醚)(mfa)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、乙烯-氯三氟乙烯(ectfe)或其任何组合。在一个实施例中，增强织物包括聚四氟乙烯(ptfe)、改性聚四氟乙烯(mptfe)或其组合。
在一个实施例中，增强织物层104可具有任何合理的厚度。在一个具体实施例中，增强织物层104的厚度可以为至少约0.04mm，例如至少约0.08mm、至少约0.12mm、至少约0.16mm、至少约0.20mm、至少约0.24mm、至少约0.28mm、至少约0.32mm或至少约0.36mm。在另一个实施例中，增强织物层104的厚度可以不大于约1mm，例如不大于约0.8mm、不大于约0.6mm、不大于约0.5mm、不大于约0.45mm、不大于约0.4mm、不大于约0.3mm、不大于约0.26mm或不大于约0.22mm。在一个具体实施例中，厚度可以在约0.04mm至约1.0mm的范围内，例如约0.08mm至约1.0mm或甚至约0.20mm至约0.8mm。应当理解，增强织物层104的厚度可以在上述任何最小值和最大值之间的范围内。
在一个示例性实施例中，增强织物层104包括纱线组合件，例如经纱1042和纬纱1044。预想了经纱1042和纬纱1044的任何构造。在一个实施例中，经纱1042和纬纱1044可以是纺织或非纺织的。在实施例中，经纱和纬纱可以处于任何成角度的取向，例如正交取向，即，所有经纱方向和纬纱方向之间的角度为约90°。在另一个实施例中，经纱方向和纬纱方向之间的角度可以是非正交的，即该角度在0°和90°之间。例如，在一个实施例中，经纱方向和纬纱方向之间的倾斜角度可以是约45°。还预期复合材料包括彼此叠置的任何数量的增强织物层。例如，还预期在任何数量的层的情况下，组合件可以包括正交的经纱/纱纬织物和非正交的经纱/纬纱织物。
在一个实施例中，经纱1042或纬纱1044具有任何预想的厚度。例如，经纱1042或纬纱1044可具有相同的厚度或不同的厚度。在实施例中，任一厚度可以为至少约0.02mm，例如至少约0.04mm、至少约0.06mm、至少约0.08mm或至少约0.1mm。在另一个实施例中，纱线厚度可以不大于约0.3mm，例如不大于约0.28mm、不大于约0.26mm、不大于约0.24mm、不大于约0.22mm或不大于约0.2mm。在一个具体实施例中，纱线厚度可以在约0.16mm至约0.18mm的范围内。应当理解，纱线厚度可以在上述任何最小值和最大值之间的范围内。
为层预想了任何合理的重量。根据一个实施例的每个层可以具有至少约100g/m2的重量，例如至少约120g/m2、至少约160g/m2、至少约200g/m2、至少约240g/m2或至少约300g/m2。在另一个实施例中，层的重量可以不大于约500g/m2、不大于约480g/m2、不大于约460g/m2、不大于约440g/m2、不大于约420g/m2或不大于约400g/m2。在一个具体实施例中，重量可以在约100g/m2至约500g/m2的范围内，例如约120g/m2至约480g/m2或甚至约200g/m2至约400g/m2。应当理解，层的重量可以在上述任何最小值和最大值之间的范围内。
解决增强织物的线计数问题，层具有经纱线计数和纬纱线计数。可以预想任何合理的经纱线计数和纬纱线计数。经纱线计数和纬纱线计数可以相同或不同。任一线计数可以是至少约100支数/10cm、至少约150支数/10cm、至少约200支数/10cm、至少约250支数/10cm、至少约300支数/10cm或至少约350支数/10cm。在另一个实施例中，任一线计数(经纱线计数或纬纱线计数)不大于约600支数/10cm、不大于约550支数/10cm、不大于约500支数/10cm、不大于约450支数/10cm或不大于约400支数/10cm。在一个具体实施例中，两种纱线的线计数相同，范围为约325支数/10cm至425支数/10cm。应当理解，线程数可以在上述任何最小值和最大值之间的范围内。
仍然参照图1，复合材料可以包括覆盖增强织物层104并与第一层102相对的第三层106。在一个实施例中，第三层106直接与第二层104接触。在一个实施例中，第三层106是第二含氟聚合物。在一个实施例中，第二聚合物可以是针对第一含氟聚合物描述的任何含氟聚合物。在一个实施例中，第三层106可以具有与第一层102相同的材料和厚度。在另一个实施例中，第三层106与第一层102的不同之处可以在于含氟聚合物的类型、施加层的方式、厚度或其组合。
仍然参照图1，在一个实施例中，第一层102、第三层106或其组合可以进一步包括至少一种填充物。在其它实施例中，层102和106可以包括相同或不同的填充物。预想了任何合理的填充物。填充物可以选自纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺、无机材料、陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化铝、硫化钼、青铜、碳化硅、纺织织物、粉末、球、热塑性材料、聚酰亚胺(pi)、聚酰胺酰亚胺(pai)、聚苯硫醚(pps)、聚醚砜(pes)、聚亚苯基砜(ppso2)、液晶聚合物(lcp)、聚醚酮(pek)、聚醚醚酮(peek)、芳族聚酯(ekonol)、矿物材料、硅灰石、硫酸钡或其任何组合。在一个实施例中，填充物可以以任何合理的量存在，例如约1体积％至约40体积％的量，例如约2体积％至约35体积％，例如约3体积％至约30体积％。应当理解，填充物的量可以在上述任何最小值和最大值之间的范围内。在一个替代实施例中，第一层102、第三层106或其组合基本上不含填充物(小于1体积％)。
参照图2a和图2b，在另一个实施例中，可以存在至少一个中间层。在一个实施例中，在层102和由纱线1042和1044制成的增强层104之间可以存在中间层308。如图所示，中间层308可以直接与层102和增强层104接触。在如图2b所示的另一个实施例中，在层102和由纱线1042和1044制成的增强层104之间可以存在一个中间层310，并且在增强层104和层106之间还可以存在中间层312。如图所示，中间层310可以直接与层102和增强层104接触。此外，中间层312可以直接与层106和增强层104接触。
中间层308、310和312可以包括任何合理的材料。在一个具体实施例中，中间层308、310和312是任何合理的含氟聚合物，例如四氟乙烯-六氟丙烯(fep)、改性四氟乙烯-六氟丙烯(mfep)、全氟烷氧基乙烯(pfa)、改性全氟烷氧基乙烯(mpfa)、共聚物、共混物或其组合。在一个实施例中，中间层可以包括非可熔融加工含氟聚合物。中间层可以包括含氟聚合物和硅酮弹性体的共聚物。在更具体的实施例中，中间层包括含氟聚合物-硅酮弹性体共混物。在某些实施例中，含氟聚合物-硅酮弹性体共混物可为涂层织物提供改善的柔韧性。此外，涂层织物可以涂覆有硅油。在具体实施例中，硅油可以单独施用或与含氟聚合物共混。在某些实施例中，单独使用或在含氟聚合物共混物中使用的硅油可以改善涂层织物的柔韧性、耐候性或两者。在实施例中，层310和312可以是相同的材料或不同的材料。可以预想中间层的任何厚度。
在一个实施例中，至少一部分增强织物可以至少部分地嵌入到中间层的表面或边缘任何合适深度。例如，至少一部分增强织物可以嵌入到中间层的表面或边缘约0.3密耳至约10.0密耳。例如，增强织物可以部分地或基本上嵌入到中间层中，以提供复合材料，其中增强织物部分地或基本上嵌入到中间层的表面或边缘合适深度。在一个实施例中，中间层基本上填满增强织物的纱线组合件之间的多个空隙。
参照图1、图2a和图2b，复合材料可以具有至少约0.3mm的总厚度，例如至少约0.4mm、至少约0.5mm、至少约0.6mm、至少约0.7mm、至少约0.8mm、至少约0.85mm、至少约0.9mm或至少约0.95mm。在另一个实施例中，总厚度不大于约2.0mm，例如不大于约1.8mm、不大于约1.6mm、不大于约1.5mm、不大于约1.4mm、不大于约1.3mm、不大于约1.2mm、不大于约1.15mm或不大于约1.1mm。在一个具体实施例中，总厚度可在约0.85mm至约1.15mm的范围内。应当理解，复合材料的总厚度可以在上述任何最小值和最大值之间的范围内。
尽管在图1中示出为三层，但是预想了任何数量的层。例如，复合材料包括至少三层、至少四层或甚至更多层。层数取决于复合材料所需的最终特性。在一个实施例中，预想了描述为第一层、第二层、第三层和中间层的任何数量的层。复合材料可以进一步包括其它层。其它层包括例如聚合物层、增强织物、粘合剂层、阻挡层、耐化学层、金属层、其任意组合等。预想了提供任何其它层的任何合理的方法，其取决于所选择的材料。例如，其它层可以是由含氟聚合物材料组成的其它聚合物层，含氟聚合物材料例如可熔融加工含氟聚合物、非可熔融加工含氟聚合物或其组合。可以预想其它层的任何厚度。
参照图1、图2a和图2b，复合材料可以通过任何合理的方法制备。例如，可以使用任何合理的时间、温度和压力控制层压工艺制备复合材料，其中组合了层102、增强织物层104和层106，任选地包括形成中间层308、310和312的材料。根据所选择的材料预想了提供层102和106的任何方法，例如浇铸、刮削或挤出。在一个实施例中，层102和106是干粉涂覆的。在一个实例中，层102和106是烧结或非烧结的。在一个实例中，任选的中间层308、310和312由任何预想的方法形成。例如，中间层308、310和312可以用前体形成，这种前体可以是中间层材料的干粉形式。中间层308、310和312也可以浇铸、刮削或挤出的。在一个实例中，中间层308、310和312是烧结或非烧结的。在一个实施例中，中间层308、310和312可以代替层102和/或106，条件是该复合材料包括至少一个外表面层，所述外表面层包括非可熔融加工含氟聚合物。
根据一个实施例，制造复合材料的工艺包括提供由第一含氟聚合物组成的第一层，其将产生层102。然后，将包括纱线1042和1044的至少一增强织物层104的施加到第一层102上。然后，施加由第二含氟聚合物组成的层，其在工艺完成后将成为层106。因此，第一含氟聚合物102、层104和第二含氟聚合物106的组合形成预层压叠层。预层压叠层可以包括或不包括中间层308、310和312。在组合任何层之前，可以应用表面处理以增加层之间的粘合强度。例如，在覆盖第三层106之前，可以通过任何合理的方法对增强织物层104进行表面处理。
在时间-压力-温度控制层压工艺中，预想了任何合理的条件。在一个示例性实施例中，预层压叠层在两个基本平行的表面之间被连续压缩。预想了任何合理的压力。在一个实施例中，压缩压力为至少约0.5mpa，例如至少约1mpa，例如至少约2mpa，例如至少约3mpa或至少约4mpa。在另一个工艺实例中，压力不大于约8mpa，例如不大于约6mpa或不大于约4mpa。在一个实施例中，压缩压力为约0.5mpa至约8.0mpa。应当理解，压力可以在上述任何最小值和最大值之间的范围内。
同时，压缩的预层压叠层被连续加热。例如，压缩的预层压叠层可以被加热到至少约200℃，例如至少约250℃，例如至少约300℃，例如至少约340℃，例如至少约360℃、至少约380℃或至少约400℃。在一个实施例中，温度在约200℃至约400℃的范围内。在另一个工艺实例中，压缩的预层压叠层可以被加热到不超过约340℃，例如不超过约320℃或不超过约300℃。应当理解，温度可以在上述任何最小值和最大值之间的范围内。
进一步参照层压工艺，预层压叠层可如上所述被连续压缩和加热至少10秒的持续时间，例如至少约20秒，例如至少约30秒，例如至少约45秒或至少60秒。
在另一个工艺实例中，在加热之后，可以将叠层冷却到第二温度。例如，可以将叠层冷却至不大于约300℃，例如不大于约200℃、不大于约150℃或不大于约50℃。冷却可以以至少5℃/s且不大于20℃/s的冷却速率进行。在一个实施例中，可以在压力下冷却叠层，例如，在如上所述的连续压缩压力下。在一个替代实施例中，可以在没有压力的情况下冷却叠层。
在一个具体实施例中，制造复合材料的工艺允许延长长度的连续加工。延长长度的复合材料至少约2米、至少约3米、至少约4米、至少约5米或甚至更大。除连续长度外，复合材料还具有许多所需的特性。根据最终用途应用，可以定制复合材料以提供任何所需的特性。例如，复合材料可具有所需特性的任何组合，所需特性例如无缺陷表面、层之间的粘合强度、层之间的内聚强度、蒸汽渗透性、挠曲寿命、耐磨性和表面光滑度。
在一个实施例中，复合材料可以具有层之间的粘合强度。例如，复合材料可以具有增加的层间粘合力。“层间”定义为增强织物和中间层之间的表面界面。在另一个实施例中，复合材料可以具有层之间的内聚强度。如本文使用的“内聚强度”表示在第一层、第二层和第三层之间的结合失效之前每个相应层的材料破裂。在一个具体实施例中，层间粘合力和内聚强度减少了复合材料中的起泡和分层，并进一步提供了所需的带缝强度。“带缝”是复合材料的两端固定在一起(即缝合)的界面。
在一个实施例中，复合材料具有理想的水蒸汽渗透性。在一个具体实施例中，复合材料的水蒸汽渗透率不大于0.05oz/m2-天。
一些加工辅具(例如，剥离带和片)和最终产品使复合材料的至少一侧暴露于高磨损。因此，需要具有长寿命的复合材料。高频挠曲寿命试验允许在实验室中确定复合材料的寿命和磨损或疲劳起始。在一个实施例中，复合材料的挠曲寿命可以是至少100次循环，例如至少1000次循环，例如至少5000次循环，如通过mit挠曲试验确定。在一个实例中，复合材料具有初始耐磨性，其被定量为在销盘磨损试验中经受200转后的小于10％的摩擦系数变化，如通过例如astmg99-17“使用销盘设备进行磨损试验的标准试验方法测量。
在另一个实例中，复合材料的耐磨性为100次循环后小于1％的质量损失或小于1％的织物转向节暴露，如通过例如taber耐磨astmd3389涂层织物耐磨性(旋转平台研磨机)的标准试验方法测量。
复合材料可以增加第一层、第三层或其组合的固结，增加的固结导致含氟聚合物中的空隙和裂缝的减少，进一步导致油的渗透性(即芯吸)降低并实现更硬更耐磨的表面。在另一个实施例中，增加的固结导致针对于给定复合材料厚度的所需的介电强度。在一个实施例中，与常规可获得的产品相比，复合材料的介电强度的改善大于至少约10％，例如至少约20％或甚至大于30％。例如，厚度为10密耳的复合材料的介电强度大于1000伏/密耳，例如大于1200伏/密耳。
此外，第一层、第三层或其组合的外表面可以具有光滑表面，该表面更容易清洁并且提供延长的剥离寿命，例如，具有无裂缝表面和无划痕表面。在一个实施例中，还可以实现表面光滑度，例如20微英寸或更小的ra。
在一个具体实施例中，复合材料可以设计用于特定最终用途应用。例如，复合材料可以用于预想的任何合理的设备，例如电子装置、食品、聚合物、工业装置或结构物品的加工辅具。预想了任何加工辅具，其可以是例如剥离片、带、胶带或片材。
在一个实施例中，复合材料可以用作制造电子装置(例如，印刷电路板)的加工辅具。示例性加工辅具包括剥离片或带。用作制造电子装置的加工辅具的复合材料实现的特性包括连续的长度，其具有光滑的无突起表面，从而提供更容易清洁并具有延长的剥离寿命的无划痕表面以及无裂缝表面。在一个具体实施例中，用作电子装置的示例性加工辅具的复合材料每100平方米具有最多3个高度尺寸为0.1mm的表面突起(如通过cognex5605视觉系统测量)。此外，用作电子装置的示例性加工辅具的复合材料每0.5平方英寸具有最多50个表面裂缝(如通过cognex5605视觉系统测量)。
在另一个实施例中，复合材料可以用作食品加工的加工辅具。示例性加工辅具包括剥离片或带。用作食品加工辅具的复合材料实现的特性包括增加第一层、第二层和第三层之间的层间粘合力和内聚强度，其减少了复合材料中的起泡和分层，具有理想的带缝强度。复合材料进一步增加了第一层、第三层或其组合的固结，增加的固结导致聚合物中的空隙和裂缝的减少，导致油的渗透性(即芯吸)降低并实现更硬更耐磨的表面。此外，复合材料的第一层、第三层或其组合具有光滑表面，该表面更容易清洁并且具有延长的剥离寿命，例如，具有无裂缝表面。在一个实施例中，用作食品的示例性加工辅具的复合材料每0.5平方英寸具有最多50个表面裂缝(如通过cognex5605视觉系统测量)。在另一个实施例中，用作食品的示例性加工辅具的复合材料具有小于0.05oz/m2-天的水蒸气透过率。在又一个实施例中，用作食品加工辅具的复合材料的挠曲寿命为至少100次循环，例如至少1000次循环，例如至少5000次循环[mit挠曲试验]，耐磨性为100次循环后小于1％的质量损失或小于1％的织物转向节暴露[taber耐磨astmd3389涂层织物耐磨性(旋转平台研磨机)的标准试验方法]，并且表面光滑度(ra)为20微英寸或更小。在一个实施例中，复合材料具有至少约3米的连续长度。
在又一个实施例中，复合材料可以用作聚合物加工的加工辅具。示例性加工辅具包括剥离片或带。用作聚合物的加工辅具的复合材料实现的特性包括增加的固结，导致聚合物中的空隙和裂缝的减少，导致油的渗透性(即芯吸)降低并实现更硬更耐磨的表面。此外，复合材料具有光滑表面，该表面更容易清洁并且具有延长的剥离寿命，例如，具有无裂缝表面。在一个实施例中，用作食品的示例性加工辅具的复合材料每0.5平方英寸具有最多50个表面裂缝(如通过cognex5605视觉系统测量)。在另一个实施例中，用作食品的示例性加工辅具的复合材料具有小于0.05oz/m2-天的水蒸气透过率。在又一个实施例中，用作示例性食品加工辅具的复合材料的挠曲寿命为至少5000[mit挠曲试验]，并且表面光滑度(ra)为20微英寸或更小。在一个实施例中，复合材料具有至少约3米的连续长度。
在又一个实施例中，复合材料可以用作电气装置的绝缘材料。绝缘材料的示例性形式包括胶带或片材。用作绝缘材料的复合材料实现的特性包括增加的固结，导致聚合物中的空隙和裂缝的减少，导致针对于给定复合材料厚度的所需的介电强度。例如，针对于厚度为10密耳的复合材料，所述复合材料的介电强度为至少约1000伏/密耳。
在又一个实施例中，复合材料可以用作热封聚合物的加工辅具。用于密封可熔融加工聚合物的示例性加工辅具包括胶带、片材或带。此外，复合材料具有增加的固结，导致聚合物中的空隙和裂缝的减少，导致更硬更耐磨的表面。此外，复合材料具有光滑表面，该表面更容易清洁并且具有延长的剥离寿命。另外，至少第一层、第三层或其组合的表面是无裂缝的，从而提供延长的剥离寿命。在一个实施例中，用作热封聚合物的示例性加工辅具的复合材料每0.5平方英寸具有最多50个表面裂缝(如通过cognex5605视觉系统测量)。在另一个实施例中，用作热封的示例性加工辅具的复合材料的表面光滑度(ra)为20微英寸或更小。在一个实施例中，复合材料具有至少约3米的连续长度。
尽管上面描述了一些应用，但是复合材料可以用于需要上述益处的任何应用中。在一个实例中，复合材料可以是最终产品。在一个具体实例中，复合材料是天线罩或伸缩接头。
许多不同方面和实施例都是可能的。本文描述了那些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，技术人员将理解，那些方面和实施例仅是说明性的，并不限制本发明的范围。实施例可以根据下面列出的任何一个或多个项目。
实施例1.一种复合材料，其包括由第一含氟聚合物组成的第一层；覆盖所述第一层的由至少一层增强织物组成的第二层；以及与所述第一层相对覆盖所述第二层的由第二含氟聚合物组成的第三层，其中所述第一层、所述第三层或其组合具有基本上无缺陷的外表面。
实施例2.一种制造复合材料的方法，所述方法包括提供由第一含氟聚合物组成的第一层；将由至少一层增强织物组成的第二层覆盖在所述第一层上；将由第二含氟聚合物组成的第三层与所述第一层相对覆盖在所述第二层上以形成叠层；并且通过两个基本平行的表面在约0.5mpa至约8mpa的压力下连续压缩所述叠层并在约200℃至约400℃的温度下加热所述叠层，以形成至少3米的连续长度的所述复合材料。
实施例3.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述复合材料在所述第一层、所述第二层和所述第三层之间具有内聚强度。
实施例4.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述复合材料在所述第一层、所述第二层、所述第三层或其组合之间具有粘合强度。
实施例5.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述复合材料具有初始耐磨性，其被定量为在销盘磨损试验中经受200转后的小于10％的摩擦系数变化。
实施例6.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述复合材料的耐磨性为100次循环后小于1％的质量损失或小于1％的织物转向节暴露。
实施例7.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中针对于总厚度为10密耳的所述复合材料，所述复合材料具有小于约0.05oz/m2-天的水蒸气透过率。
实施例8.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述第一层和所述第三层在所述第一层和所述第三层的厚度上基本上没有裂缝和空隙。
实施例9.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述第一层、所述第三层或其组合的外表面每0.5平方英寸具有少于50个表面裂缝并且每100平方具有最多3个高度尺寸为0.1mm的表面突起。
实施例10.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中针对于总厚度为10密耳的所述复合材料，所述复合材料具有至少1200伏/密耳的介电强度。
实施例11.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述第一层的外表面和所述第三层的外表面具有20微英寸或更小的表面粗糙度ra。
实施例12.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述复合材料的挠曲寿命周期为至少5000次循环(如通过mit挠曲试验测量)。
实施例13.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述第一含氟聚合物和所述第二含氟聚合物是非可熔融加工的。
实施例14.根据实施例13所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述非可熔融加工含氟聚合物包括聚四氟乙烯(ptfe)、改性聚四氟乙烯(mptfe)或其组合。
实施例15.根据实施例14所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述第一含氟聚合物包括聚四氟乙烯(ptfe)或改性聚四氟乙烯(mptfe)。
实施例16.根据实施例14所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述第二含氟聚合物包括聚四氟乙烯(ptfe)或改性聚四氟乙烯(mptfe)。
实施例17.根据实施例13所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述第一含氟聚合物、所述第二含氟聚合物或其组合进一步包括可熔融加工含氟聚合物，基于所述第一含氟聚合物和所述第二含氟聚合物的总量计，其含量不大于约10重量％。
实施例18.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述第一含氟聚合物、所述第二含氟聚合物或其组合进一步包括填充物。
实施例19.根据实施例18所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述填充物包括纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺、无机材料、陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化铝、硫化钼、青铜、碳化硅、纺织织物、粉末、球、热塑性材料、聚酰亚胺(pi)、聚酰胺酰亚胺(pai)、聚苯硫醚(pps)、聚醚砜(pes)、聚亚苯基砜(ppso2)、液晶聚合物(lcp)、聚醚酮(pek)、聚醚醚酮(peek)、芳族聚酯(ekonol)、矿物材料、硅灰石、硫酸钡或其组合。
实施例20.根据实施例18所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述填充物的存在量为约1体积％至约40体积％，例如约2体积％至约35体积％，例如约3体积％至约30体积％。
实施例21.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述第二层的所述增强织物包括沿经纱方向、纬纱方向或其组合的至少一种纱线，所述至少一种纱线包括含氟聚合物纤维、芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维或其组合。
实施例22.根据实施例21所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述至少一种纱线包括所述玻璃纤维。
实施例23.根据实施例22所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中经纱方向和纬纱方向上的所述至少一种纱线包括所述玻璃纤维。
实施例24.根据实施例21所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述含氟聚合物纤维包括聚四氟乙烯(ptfe)或改性聚四氟乙烯(mptfe)。
实施例25.根据实施例21所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述增强织物是纺织或非纺织的。
实施例26.制备根据实施例1或2所述的复合材料的复合材料或方法，其中所述第一层和所述第二层直接接触，所述第二层和所述第三层直接接触，或其组合。
实施例27.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述第一层、所述第三层或其组合的厚度为约0.05mm至约2.0mm，例如约0.1mm至约2.0mm或甚至约0.2mm至约2.0mm。
实施例28.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述增强织物的厚度为约0.04mm至约1.0mm，例如约0.08mm至约1.0mm或甚至约0.20mm至约0.8mm。
实施例29.根据实施例1或2所述的复合材料或制造复合材料的方法，其中所述增强织物的重量为约100g/m2至约500g/m2，例如约120g/m2至约480g/m2或甚至约200g/m2至约400g/m2。
实施例30.根据实施例2所述的方法，其中连续压缩和加热所述叠层的压力为至少2mpa，温度为约250℃至约380℃，持续至少20秒的第一持续时间。
实施例31.根据实施例30所述的方法，其中所述第一持续时间为至少约30秒。
实施例32.根据实施例30至31所述的方法，进一步包括在所述加热之后，以约5℃/s至约20℃/s的冷却速率将所述叠层冷却至第二温度。
实施例33.根据实施例30至32所述的方法，其中所述压力为约2mpa至约8mpa。
实施例34.根据实施例2所述的方法，其中所述第一层和所述第三层是浇铸、切削或挤出的。
实施例35.根据实施例2所述的方法，其中所述第一层和所述第三层是干粉涂覆的。
实施例36.根据实施例2所述的方法，其中所述第二层包括干粉涂层。
实施例37.根据实施例36所述的方法，其中所述干粉涂层包括非可熔融加工含氟聚合物。
实施例38.根据实施例2所述的方法，进一步包括在覆盖所述第三层之前对所述增强织物进行表面处理。
实施例39.根据实施例1所述的复合材料，进一步包括至少一个中间层，其直接与所述增强织物的主表面接触。
实施例40.根据实施例39所述的复合材料，其中所述中间层包括四氟乙烯-六氟丙烯(fep)、改性四氟乙烯-六氟丙烯(mfep)、全氟烷氧基乙烯(pfa)、改性全氟烷氧基乙烯(mpfa)、共聚物、共混物或其组合。
实施例41.根据实施例39所述的复合材料，其中所述至少一个中间层在所述中间层和所述增强织物之间的界面处具有粘合强度。
实施例42.一种设备，其包括根据实施例1所述的复合材料，其中所述设备是用于电子装置、食品、聚合物、工业装置或结构物品的加工辅具。
实施例43.根据实施例42所述的设备，其中所述加工辅具是剥离片、带、胶带或片材。
实施例44.一种制造电子装置的设备，所述设备包括：复合材料，所述复合材料包括由第一含氟聚合物组成的第一层；覆盖所述第一层的由至少一层增强织物组成的第二层；以及与所述第一层相对覆盖所述第二层的由第二含氟聚合物组成的第三层，其中所述第一层、所述第三层或其组合的外表面每100平方米具有少于3个高度尺寸为0.1mm的表面突起并且每0.5平方英寸具有少于50个表面裂缝(如通过cognex5605视觉系统测量)；其中所述复合材料具有至少约3米的连续长度。
实施例45.一种加工食品的设备，所述设备包括：复合材料，所述复合材料包括由第一含氟聚合物组成的第一层；覆盖所述第一层的由至少一层增强织物组成的第二层；以及与所述第一层相对覆盖所述第二层的由第二含氟聚合物组成的第三层，其中所述第一层、所述第三层或其组合的外表面每0.5平方英寸具有少于50个表面裂缝(如通过cognex5605视觉系统测量)，并且针对于总厚度为10密耳的所述复合材料，水蒸气透过率小于约0.05oz/m2-天。
实施例46.根据实施例45所述的设备，其中所述复合材料具有至少5000次循环的挠曲寿命周期(如通过mit挠曲试验确定)。
实施例47.根据实施例45所述的设备，其中所述复合材料具有20微英寸或更小的表面光滑度ra。
实施例48.一种加工聚合物的设备，所述设备包括：复合材料，所述复合材料包括由第一含氟聚合物组成的第一层；覆盖所述第一层的由至少一层增强织物组成的第二层；以及与所述第一层相对覆盖所述第二层的由第二含氟聚合物组成的第三层，其中所述第一层、所述第三层或其组合的外表面每0.5平方英寸具有少于50个表面裂缝(如通过cognex5605视觉系统测量)，并且针对于总厚度为10密耳的所述复合材料，水蒸气透过率小于约0.05oz/m2-天。
实施例49.根据实施例48所述的设备，其中所述复合材料具有至少5000次循环的挠曲寿命周期(如通过mit挠曲试验测量)。
实施例50.根据实施例48所述的设备，其中所述复合材料的表面光滑度ra为20微英寸或更小。
实施例51.一种使电气装置绝缘的设备，所述设备包括：复合材料，所述复合材料包括由第一含氟聚合物组成的第一层；覆盖所述第一层的由至少一层增强织物组成的第二层；以及与所述第一层相对覆盖所述第二层的由第二含氟聚合物组成的第三层；其中，针对于总厚度为10密耳的所述复合材料，所述复合材料的介电强度为至少1000伏/密耳。
实施例52.一种加工可热封聚合物的设备，所述设备包括：复合材料，所述复合材料包括由第一含氟聚合物组成的第一层；覆盖所述第一层的由至少一层增强织物组成的第二层；以及与所述第一层相对覆盖所述第二层的由第二含氟聚合物组成的第三层，其中所述第一层、所述第三层或其组合的外表面每0.5平方英寸具有少于50个表面裂缝(如通过cognex5605视觉系统测量)，并且其中所述复合材料的表面光滑度ra值小于20微英寸。
本文描述的概念将在以下实例中进一步描述，这些实例不限制权利要求中描述的本公开的范围。提供以下实例以更好地公开和教导本发明的工艺和组合物。它们仅用于说明性目的，必须承认，可以进行微小的变化和改变而不实质上影响如下面的权利要求中所述的本发明的精神和范围。
实例
实例1
通过浸涂工艺生产由纺织玻璃纤维织物和ptfe含氟聚合物涂层组成的复合材料。纺织玻璃纤维织物基材的样式为128。最终复合材料的重量为16.5oz/平方码(560克/平方米)，最终厚度为0.010"。将该材料的一部分(长度110码)以实施例2中所述的方式加工，在连续辊对辊工艺中经受4mpa(40巴)的压力和536°f(280℃)的温度。评估原始复合材料(即“对照”且未经由实施例2加工)和加工材料的表面突起数量、表面粗糙度和耐磨性。
通过对材料进行视觉和物理检查来评估表面突起数量。发现所制造的未加工对照复合材料每10平方米具有1.5个高度为至少0.1mm的表面突起。发现加工材料每10平方米具有0.4个高度为至少0.1mm的表面突起。这使加工材料和未加工材料之间的表面突起减少约70％。
测量的对照材料的平均表面粗糙度为15ra。加工材料保持了相似水平的表面粗糙度，其平均粗糙度为16ra。
材料的耐磨性通过astmg99-17；“使用销盘设备进行磨损试验的标准试验方法检验。通过比较两种材料的摩擦系数图可以最好地说明性能差异，如图3所示。对照材料的平均摩擦系数从约0.1开始并且一旦试验开始就快速增加至约0.16，而加工样品在试验的前200转保持约0.06的摩擦系数。因此，加工样品的摩擦系数实际上没有变化
根据实施例2加工10密耳涂层织物的另一部分，但使其在连续辊对辊工艺中经受4mpa(40巴)的压力和644°f(340℃)的温度。通过使用光学显微镜评估该材料的空隙含量，结果显示在图4中。图像中的暗区域是织物的经纱和纬纱，而较亮区域仅由ptfe构成。在对照材料的较亮区域内，可以看到空隙在ptfe内起泡。然而，加工材料显示出几乎完全消除了复合材料内的光学可见空隙。
还评估该材料的介电强度。测量的对照样品的平均介电强度为850.3伏/密耳，而加工材料的平均介电强度为1268伏/密耳。这相当于介电强度增加了49％。
实例2
同样通过浸涂工艺生产由纺织玻璃纤维织物和ptfe含氟聚合物涂层组成的另一个实例。该工艺与第一实例略有不同，产生了具有高度破裂表面的复合材料。纺织玻璃纤维织物基材的样式为128。最终复合材料的重量为16.5oz/平方码(560克/平方米)，最终厚度为0.010"。使用2.3mpa(23巴)的压力和689°f(365℃)的温度，如实施例2所述加工该材料。通过光学显微镜评定表面裂缝的程度，并且在图5中提供对照和加工样品之间的比较。加工样品表现出大于90％的表面裂缝减少。
注意，并非需要以上在一般描述或实例中描述的所有活动，可能不需要特定活动的一部分，并且除了所描述的那些之外还可以执行一个或多个其它活动。此外，列出活动的顺序不一定是它们的执行顺序。
在前面的说明书中，已经参考特定实施例描述了这些概念。然而，本领域普通技术人员认识到，在不脱离如下面的权利要求所阐述的本发明的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的，并且所有这些修改旨在被包括在本发明的范围内。
上面已经针对特定实施例描述了益处、其它优点和问题的解决方案。然而，可能导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更加明显的益处、优点、问题的解决方案以及任何特征不应被解释为任何或所有权利要求的关键、必需或必要特征。
在阅读说明书之后，本领域技术人员将理解，为了清楚起见，本文在多个单独实施例的上下文中描述了某些特征，这些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反，为简洁起见，在单个实施例的上下文中描述的各个特征也可以单独提供或以任何子组合提供。此外，对范围中所述值的引用包括该范围内的每一个值。