一种高强度PTFE滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度PTFE滤膜及其制备方法，制备步骤为将聚四氟乙烯和助剂油混合、压实、挤出、压延得到聚四氟乙烯基带，对该基带进行干燥脱脂处理后，依次经过纵向拉伸、高温烧结、快速冷却、横向拉伸得到高强度PTFE滤膜，该滤膜具有长条状结点以及高度规整的纤维排列结构，从而使该PTFE滤膜具有强度高、通量大、自洁能力强、耐久性好、生产方便、原料利用率高的优点。的优点。的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度PTFE滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种PTFE滤膜及其制备方法，具体涉及一种高强度PTFE滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]在工业生产中，过滤材料在各个领域起着不可或缺的重要作用，但各个领域对于过滤材料的性能有不同的要求，如在污水处理领域，要求过滤材料具有极佳的抗污染性和化学耐受性，电镀后的清洗液回收时，过滤器滤芯要能够承受碱性、酸性、腐蚀性清洗剂的侵蚀作用，在工业除尘方面，由于过滤条件较为恶劣，需要所用的滤袋、滤筒材料具有耐高温、耐腐蚀、不粘性。
[0003]聚四氟乙烯（以下简称PTFE）优良的化学稳定性和热稳定性使其在强酸、强碱等恶劣环境和高温工况下都有良好的使用性能与较长的使用寿命；PTFE还具有低表面能和非极性，因此拥有强疏水性与防湿性，并且具有一定的自清洁能力，从而使得PTFE非常适用于过滤材料。PTFE微孔膜（也称PTFE滤膜）自问世以来，由于其优异的过滤性能和独特的化学性质，被越来越多地应用于上述领域以及家用过滤器、医药过滤器、工业滤袋、服装面料及密封组件等领域。
[0004]PTFE微孔膜为PTFE分散树脂经糊膏挤出、双向拉伸工艺制备成具有独特微孔结构的薄膜，其孔径一般在0.1
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10μm，孔隙率约80
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90%。制备PTFE滤膜的常规工艺的主要步骤为：纵向拉伸、横向拉伸、高温烧结，然后自然冷却并进行后续处理，如此制备的PTFE滤膜，纤维交错无序排布，进而导致PTFE滤膜的断裂强度、断裂伸长率、泡点压力、液体流速、透气量不可兼得，通常断裂强度较大的PTFE滤膜的其他几项指标参数较差，反之其他几项指标参数较佳。在一些强度要求较高的领域，往往要求膜材料的断裂强度≥20MPa甚至≥50MPa，常规工艺制备的PTFE滤膜难以达到这一强度。常规的一些调节方式是基于普通工艺的减小拉伸倍率同时提高拉伸温度等，对强度有小幅度提升，但同时往往会导致透气量变小、液体流速变慢、拉伸不均匀等问题。
[0005]综上，常规工艺制备的PTFE滤膜在强度方面存在着一定的缺陷，用常规方式调节则又会导致膜透气性、滤速等性能变差。因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是要提供一种高强度PTFE滤膜及其制备方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案，一种高强度PTFE滤膜制备方法，包括以下具体步骤：S1、将1重量份的聚四氟乙烯分散树脂和0.22～0.34重量份的助剂油均匀混合得到混合物；S2、将混合物依次压实、挤出得到柱状料坯，将柱状料坯压延得到聚四氟乙烯基
带；S3、对聚四氟乙烯基带进行干燥脱脂处理；S4、在200
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350℃的温度条件下对经过干燥脱脂处理的聚四氟乙烯基带进行纵向拉伸，得到第一料带；S5、在345
‑
385℃的温度条件下对第一料带进行高温烧结，烧结时间为0.8～4min，得到第二料带；S6、对第二料带进行冷却至2～7℃，得到第三料带，冷却处理的冷却时间为1～5min；第三料带温度下降速率为14～22℃/s；S7、在200～400℃的温度条件下对第三料带进行横向拉伸，得到高强度PTFE滤膜。
[0008]在纵向拉伸前，聚四氟乙烯（以下简称PTFE）的微观结构呈颗粒状，在拉伸过程中，PTFE微观颗粒聚集形成若干根沿第一料带长度方向延伸的长条状结点，同时这些长条状结点还被拉伸出纤维，但这些纤维的排布是杂乱的。第一料带经过高于PTFE熔点的温度高温烧结后，长条状结点熔化，也就是说第二料带中不存在长条状结点，第二料带经过冷却处理后，前述已经熔化的长条状结点重组再次成为长条状结点，也就是说第三料带中具有重组而成的长条状结点。为了加以区分，第一料带中的长条状结点称之为一次长条状结点，第三料带中的重组形成的长条状结点称之为二次长条状结点。冷却处理降低了二次长条状结点的结晶度，从而降低二次长条状结点的硬度，便于第三料带在横向拉伸过程中的线性扩张。熔化重组使二次长条状结点不再具备出纤能力，从而在横向拉伸中二次长条状结点不再被拉出新的纤维而仅是结点本身沿其长度伸长，纵向拉伸步骤中从一次长条状结点拉出的纤维在横向拉伸步骤中产生相应的分散而高度规整地排列，由于微观结构的规整性使得PTFE滤膜的通量大大提高、PTFE膜面的自洁性也得到了一定的提升，由于具有二次长条状结点以及高度规整的纤维排列结构，PTFE滤膜的也强度得到极大的提升。
[0009]依照本工艺的步骤，经过纵向拉伸、高温烧结得到的第二料带如果不再进行快速地冷却处理而直接进行横向拉伸，会导致结点结晶度高、料带硬度大，不易横向拉伸，微观结构的纤维排布凌乱，膜强度降低。而常规工艺的在横向拉伸前未经过高温烧结工序的纵向拉伸料带，在横向拉伸过程中原本的结点分裂成为多个更小的结点，这些结点呈星状散落分布，并且这些结点再次被拉出纤维，导致纤维呈交错分布，这样结构的膜强度差，通量小，且具有一定粘性，不能胜任强度要求高、耐久性要求好的过滤领域。
[0010]进一步地，采用具有热风循环装置和若干加热辊的烧结箱对第一料带进行高温烧结处理，热风循环装置的温度为主，加热辊的加热为辅，可以使PTFE料带的烧结程度、收缩程度更加均匀。采用具有冷风循环装置和若干冷却辊的骤冷箱对第二料带进行冷却处理，冷风循环和冷却辊共同作用以达到骤冷效果。优选地，热风循环装置的热风温度设定为375～385℃，加热辊的温度设定为345～350℃；冷风循环装置的冷风温度设定为2～7℃，冷却辊的温度设定为2～7℃。优选地，在第一料带传送方向上相邻两个加热辊上下设置且在水平面上的投影相互错开，即相邻两个加热辊不是处于彼此的正上方或正下方，在第二料带传送方向上相邻两个冷却辊上下设置且在水平面上的投影相互错开，即相邻两个冷却辊不是处于彼此的正上方或正下方，通过该结构设置，使料带的烧结、冷却更均匀。优选地，烧结箱中具有烘箱和第一风道，烧结箱与烘箱之间形成第一风道，热风循环装置包括设置在第一风道中的第一风机、若干开设在烘箱上壁的第一出风口、若干开设在烘箱下壁的第一排
风口。骤冷箱中具有冷箱和第二风道，骤冷箱与冷箱之间形成第二风道，冷风循环装置包括设置在第二风道中的第二风机、若干开设在冷箱上壁的第二出风口、若干开设在冷箱下壁的第二排风口。优选地，烧结箱与骤冷箱尽量靠近彼此设置，且烧结箱的出口与骤冷箱的入口相对，料带经高温烧结工序后能够立刻进入冷却工序，确保二次长条状结点处于较低结晶度及较低硬度状态中。烧结箱的出口处和骤冷箱的入口处设置有挡风隔温结构，防止烧结箱和骤冷箱温度相互影响。烧结箱的入口处具有放料辊，骤冷箱的出口处具有收料辊，使料带高温烧结、冷却能一体化进行。
[0011]进一步地，采用具有圆形口模的挤出机挤出混合物，柱状料坯为圆柱形料坯。优选地，挤出机的挤出速度为70～120mm/min，圆形口模的口径为14～24mm，在挤出步骤，挤出机与圆形口模的温度设定为50~70℃。常规工艺大部分选用扁平口模挤出，口模的形状对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度PTFE滤膜制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下具体步骤：S1、将1重量份的聚四氟乙烯分散树脂和0.22～0.34重量份的助剂油均匀混合得到混合物；S2、将所述混合物依次压实、挤出得到柱状料坯，将所述柱状料坯压延得到聚四氟乙烯基带；S3、对所述聚四氟乙烯基带进行干燥脱脂处理；S4、在200～350℃的温度条件下对经过干燥脱脂处理的聚四氟乙烯基带进行纵向拉伸，得到第一料带；S5、在345～385℃的温度条件下对第一料带进行高温烧结，烧结时间为0.8～4min，得到第二料带；S6、对第二料带进行冷却至2～7℃，得到第三料带，冷却处理的冷却时间为1～5min；第三料带温度下降速率为14～22℃/s；S7、在200～400℃的温度条件下对第三料带进行横向拉伸，得到所述高强度PTFE滤膜。2.根据权利要求1所述的一种高强度PTFE滤膜制备方法，其特征在于，采用具有热风循环装置和若干加热辊（1）的烧结箱（2）对第一料带进行高温烧结处理，采用具有冷风循环装置和若干冷却辊（3）的骤冷箱（4）对第二料带进行冷却处理。3.根据权利要求2所述的一种高强度PTFE滤膜制备方法，其特征在于，所述热风循环装置的热风温度设定为375～385℃，所述加热辊（1）的温度设定为345～350℃；所述冷风循环装置的冷风温度设定为2～7℃，所述冷却辊（3）的温度设定为2～7℃。4.根据权利要求2所述的一种高强度PTFE滤膜制备方法，其特征在于，在第一料带传送方向上相邻两个所述加热辊（1）上下设置且在水平面上的投影相互错开，在第二料带传送方向上相邻两个所述冷却辊（3）上下设置且在水平面上的投影相互错。5.根据权利要求2所述的一种高强度PTFE滤膜制备方法，其特征在于，所述烧结箱（2）中具有烘箱（2a），...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡海锋，王魁星，
申请(专利权)人：苏州优可发新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：