一种高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜的制备方法。将分散型聚四氟乙烯树脂和助挤剂均匀混和，经过挤出、压延、拉伸、烧结等工艺制备高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜。通过柱塞挤出机口模的长径比、锥角及压缩比控制分散型聚四氟乙烯树脂在挤出过程中受到的剪切力，同时消除聚四氟乙烯基带纵向拉伸后的残余内应力，以此共同精确控制聚四氟乙烯微孔膜的最大孔径，提高其在分离过程中的过滤精度。
【专利说明】一种高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，具体涉及一种高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]膜分离过程因其高效、环保等特点已被广泛用于过滤领域。膜分离用膜组件形式主要包括板框式、中空纤维式、卷式和管式，所采用的膜材料形式分别为平板膜、中空纤维膜、卷式膜和管式膜。聚四氟乙烯乙烯平板膜具有孔隙率高、孔径可调、耐高低温、耐腐蚀、耐微生物侵袭等特点，在膜分离领域具有十分重要的应用价值。聚四氟乙烯平板膜又可称为微孔膜、微孔薄膜、微孔滤膜或薄膜。平板膜加工流程主要包括分散型聚四氟乙烯树脂和助挤剂混和、熟化、糊料挤出、压延、脱脂、拉伸、烧结定型等工序，其中拉伸可采用单向或双向拉伸。为加工孔隙率发达的聚四氟乙烯平板膜，大都采用双向拉伸的方法，即先纵向后横向的方法。分散型聚四氟乙烯树脂在加工过程中受到剪切力、拉力作用形成原纤-结点结构，该结构的周期性排布构成聚四氟乙烯平板膜的微孔结构，其与聚四氟乙烯平板膜在应用中的整体性能关系密切。
[0003]聚四氟乙烯微孔薄膜用于制造防水透湿服装时，其微孔结构和厚度的均匀性与服装的性能和档次直接相关。专利(ZL200910311264.8)公开了通过调节拉伸倍数控制平板膜平均孔径的方法；并且通过定点温度补偿，局部温度迅速补偿，基本消除弓曲现象以此得到微孔结构均匀的平板膜；采用的口模长径比为20?40，锥角为3(Γ50°，压缩比为140?160，口模参数的作用描述不清晰。专利(ZL201010195856.0)公开了采用一定水压的冷却水迅速喷淋热定型后的聚四氟乙烯微孔薄膜的方法，以此制备了微孔孔径及尺寸稳定的聚四氟乙烯微孔薄膜。此外，专利(ZL201010289037.2)公开了通过分切聚四氟乙烯微孔滤膜制造聚四氟乙烯纤维的方法，加工过程中口模的长径比为2(Γ40，锥角为3(Γ50，压缩比为140^160, 口模参数的作用描述也不清晰。
[0004]然而，当聚四氟乙烯微孔膜用于医药等高过滤精度过滤行业时，对聚四氟乙烯微孔膜中的最大孔径要求高，以此保证过滤精度。综合以上专利公开技术，大都通过拉伸倍数、热定型后的淬火等途径控制孔径。
[0005]鉴于以上背景，本发明提供了一种高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜的制备方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，该方法能精确控制聚四氟乙烯微孔膜的最大孔径，该方法是将分散型聚四氟乙烯树脂和助挤剂混和，经过挤出、压延、拉伸、烧结等工艺组成。
[0007]具体的，本发明的一种高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，包括以下步骤:
(I)聚四氟乙烯基带:将分散型聚四氟乙烯树脂和助挤剂按质量比1:0.2^0.3均匀混和，在2(T40°C的温度下静置96?144小时，然后在4(T80°C的温度下静置1(Γ?6小时，在2(T30°C下，在压坯机上压制成圆柱体毛坯，在4(T60°C下，圆柱体毛坯通过装有口模的柱塞挤出机挤出棒状物，然后棒状物经压延机在4(T60°C下压延成聚四氟乙烯基带；
(2)未烧结聚四氟乙烯微孔膜:将所述聚四氟乙烯基带在18(T30(TC的烘箱中进行纵向拉伸2-5倍，30^600C的温度下放置24?48小时，再进行横向拉伸2-5倍，得到未烧结聚四氟乙烯微孔膜；
(3)高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜:将所述未烧结聚四氟乙烯微孔膜在250-340°C下烧结，时间1(Γ30秒，获得孔径为0.03-1微米的高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜。
[0008]所述的分散型聚四氟乙烯树脂的结晶度为98、9.9%、分子量为200万?1000万。采用市售产品，如巨化集团的188、118，日本大金公司的F106。
[0009]所述的液体润滑剂为液体石蜡、石油醚或煤油。
[0010]所述的柱塞挤出机口模长径比L/D为20?50，锥角α为25?63°，压缩比d2/D2为140?300。
[0011]本发明与已有技术相比，本发明的一种高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，具有的有益效果是:
(I)本发明通过调节柱塞挤出机口模的长径比、锥角及压缩比，从而控制分散型聚四氟乙烯粒子在挤出过程中受到的剪切力，以此控制原纤的排列方向；与此同时，聚四氟乙烯基带纵向拉伸后在一定温度范围内放置能使其松弛并消除残余内应力，保证其在后续的横向拉伸过程中被均匀拉伸，以上两点共同控制聚四氟乙烯微孔膜的最大孔径。若无此松弛过程，局部存在内应力的纵向拉伸后聚四氟乙烯基带在横向拉伸过程中会被过度拉伸，形成大孔，不利于控制聚四氟乙烯微孔膜中的最大孔径。
[0012](2)本发明通过控制压缩比提高挤出棒状物的力学性能，从而提高最终微孔膜的力学性能和尺寸稳定性。
[0013]
【专利附图】
【附图说明】
图1为柱塞挤出机口模示意图【具体实施方式】实施例一:
(1)聚四氟乙烯基带:将巨化集团的188分散型聚四氟乙烯树脂和液体石蜡按质量比1:0.2均匀混和，在20°C的温度下静置96小时，然后在40°C的温度下静置10小时，在20°C下，在压坯机上压制成圆柱体毛坯，在40°C下，圆柱体毛坯通过柱塞挤出机挤出棒状物，柱塞挤出机口模长径比为50，锥角为63 °，压缩比为300，然后棒状物经压延机在60 V下压延成聚四氟乙烯基带；
(2)未烧结聚四氟乙烯微孔膜:将所述聚四氟乙烯基带在180°C的烘箱中纵向拉伸2倍，30°C的温度下放置24小时再横向拉伸2倍，得到未烧结聚四氟乙烯微孔膜；
(3)高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜:将所述未烧结聚四氟乙烯微孔膜在340°C下烧结，时间10秒，获得孔径为0.03微米的高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜。
[0014]实施例二:
(I)聚四氟乙烯基带:将巨化集团的118分散型聚四氟乙烯树脂和石油醚按质量百分比1:0.3均匀混和，在40°C的温度下静置144小时，然后在80°C的温度下静置16小时，在30°C下,在压还机上压制成圆柱体毛还，在60 °C下，圆柱体毛还通过柱塞挤出机挤出棒状物，柱塞挤出机口模长径比为20，锥角为25。，压缩比为140，然后棒状物经压延机在40°C下压延成聚四氟乙烯基带；
(2)未烧结聚四氟乙烯微孔膜:将所述聚四氟乙烯基带在300°C的烘箱中纵向拉伸5倍，60°C的温度下放置48小时再横向拉伸5倍，得到未烧结聚四氟乙烯微孔膜；
(3)高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜:将所述未烧结聚四氟乙烯微孔膜在250°C下烧结，时间30秒，获得孔径为I微米的高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜。
【权利要求】
1.一种高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，包括以下制备步骤: (1)聚四氟乙烯基带:将分散型聚四氟乙烯树脂和助挤剂按质量比1:0.2^0.3均匀混和，在2(T40°C的温度下静置96?144小时，然后在4(T80°C的温度下静置1(Γ?6小时，在2(T30°C下，在压坯机上压制成圆柱体毛坯，在4(T60°C下，圆柱体毛坯通过装有口模的柱塞挤出机挤出棒状物，然后棒状物经压延机在4(T60°C下压延成聚四氟乙烯基带； (2)未烧结聚四氟乙烯微孔膜:将所述聚四氟乙烯基带在18(T30(TC的烘箱中进行纵向拉伸2-5倍，30^600C的温度下放置24?48小时，再进行横向拉伸2_5倍，得到未烧结聚四氟乙烯微孔膜； (3)高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜:将所述未烧结聚四氟乙烯微孔膜在250-340°C下烧结，时间1(Γ30秒，获得孔径为0.03-1微米的高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜。
2.根据权利要求1所述的一种高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于:所述的液体润滑剂为液体石蜡、石油醚或煤油。
3.根据权利要求1所述的一种高过滤精度聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于:所述的柱塞挤出机口模长径比L/D为2(Γ50，锥角α为25飞3°，压缩比d2/D2为140?300。
【文档编号】B01D71/36GK104415672SQ201310365954
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】凌建福, 郭玉海, 其他发明人请求不公开姓名 申请人:黄天宇, 凌建福, 郭玉海