CN112745608B - 一种均匀性优异的ptfe复合材料及其制作工艺和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种均匀性优异的PTFE复合材料,包括如下重量份数的组分:PTFE乳液50~80份、填充料10~50份。所述PTFE乳液中分散粒子的粒径为0.15~0.4μm,第一熔点为340~350℃,第二熔点为320~335℃,相对分子量为100~200万。所述填充料的粒径为0.001~10μm,BET比表面积为150~300㎡/g,碱性pH为8~11。本发明制得的PTFE复合材料,其填充物分散性均匀,同时,视复合不同功能的填充料,赋予PTFE复合材料不同的特性,有效弥补了纯的PTFE多孔性或者非多孔性材料的单一产品特性,能够很好地应用于密封领域、屏蔽领域、防水透气领域、过滤领域、基材领域、催化剂载体领域等。
Description
技术领域
本发明涉及PTFE复合材料技术领域,特别涉及一种均匀性优异的PTFE复合材料及其制作工艺和应用。
背景技术
聚四氟乙烯(PTFE)由于其出色的电气性能、超纯洁净、耐高低温、生物相容性、抗紫外线(UV)、低摩擦系数、化学惰性和阻燃等特性。当PTFE制备成多孔性或者非多孔性的复合材料时,在保证原有性能基本不改变的同时,又进一步赋予PTFE其他的物理性能特点,比如导电性、导热性、催化活性、化学活性、吸附性、磁化活性、抗菌功能性、气味吸收性、辐射阻抗性、漫反射性、选择性渗透能力、透明性/不透明性、尺寸稳定性、低介电常数、各种硬度与刚度、低/高表面能、高/低抗磨损性、非渗透防护性、可控液体流量。然而,由于高熔体粘度性质,无法使得PTFE像其他传统的热塑性塑料一样进行熔融挤出或者注塑成型。在制备PTFE多孔材料中若要填充其他复合材料,通常会导致最终产品中的大量不均匀性,而且在面临重大的外界环境的挑战,承受各种环境应力时,这些填充料有可能脱落或浸出。出现这样的现象很大程度上是由于填充物在PTFE基体中分散性不佳以及填充物与惰性的PTFE化学与物理层面的相容性比较差导致的。
在现有技术中,制备PTFE多孔材料的方法很多。专利号为CN111333983A的发明专利公开了一种PTFE基复合材料、制备方法及应用,该专利采用的是将50wt%~85wt%PTFE分散树脂(初级结构的尺寸为0.1~0.5微米,次级结构的PTFE分散树脂属于次级结构,其尺寸约为500μm),与15wt%~50wt%导电材料粉末混合,实际上是很难达到微米级别的混合,虽然,其制备的导电PTFE复合材料具有耐高低温、耐高湿、耐高盐、耐油水污染,但是,由于其功能添加料-导电粉末材料分散不均,这有可能导致最终的材料屏蔽效果不是特别稳定,从而影响电磁信号干扰和泄露电性能。
专利号为CN111900414A的发明专利公开了一种锌空电池防水透气膜及空气极正极片的制备方法,该专利并未明确PTFE粉末是采用分散型树脂还是悬浮性树脂,其主要面临2个问题,其中第一个问题和专利CN111333983A类似,第二个问题是采用高速搅拌,由于PTFE本身对温度敏感性以及在高速搅拌时,产生的大量摩擦剪切热,从而使得PTFE粉末与活性炭、石墨、二氧化锰产生结块。因此采用这样的工艺特征,也依然会导致活性炭、石墨、二氧化锰在PTFE基体中分散不匀,从而影响到空气电池正极材料的电性能。
专利号为CN105014982A的发明专利公开了一种石墨烯聚四氟乙烯渗透蒸馏膜的制备方法,试图将纳米石墨烯溶液或氧化石墨烯水溶液和超高分子聚四氟乙烯分散树脂粉末混合。专利CN103963307A的发明专利公开了一种用于电子行业的黑色膨体双向拉伸聚四氟乙烯膜及其制备方法,该方法采用了拉伸法制备PTFE多孔材料(膨体聚四氟乙烯)。以上均是在PTFE次级结构上的干法物理混合,填充料在PTFE基体中的分散性,均不是特别理想。
发明内容
针对背景技术中所提出的技术问题,本发明的目的在于提供一种均匀性优异的PTFE复合材料及其制作工艺与应用。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种均匀性优异的PTFE复合材料,包括如下重量份数的组分:PTFE乳液50~90份、填充料10~50份。所述PTFE乳液中分散粒子的粒径为0.15~0.4μm,第一熔点为340~350℃,第二熔点为320~335℃,相对分子量为100~200万。所述填充料的粒径为0.001~10μm,BET比表面积为150~300㎡/g,碱性pH为8~11。
优选地,所述PTFE乳液的重量份数为60~70份,所述填充料的重量份数为30~40份。所述PTFE乳液中分散粒子的粒径为0.15~0.35μm,相对分子量为150~180万。所述填充料的粒径为0.05~1μm,BET比表面积为200~250㎡/g,碱性pH为9~10。
优选地,所述的填充料为活性炭、石墨、二氧化锰、炭黑、镍粉、二氧化钛、陶瓷粉、短波纤粉、气相二氧化硅、催化剂粉末、活性物质粉末中的一种或两种以上的混合体。
本发明还公开了上述均匀性优异的PTFE复合材料的制作工艺,包括如下步骤:
S1、将40~80份的PTFE乳液用超纯水稀释5~10倍,在稀释后的乳液中加入20~50份填充料并搅拌25~40min;
S2、缓慢加入絮凝剂,边搅拌边添加,直至混合物出现絮状物且乳液变得澄清透明,将所制得的混合液通过过滤将废液排除,得到含有填充料的PTFE絮状物;
S3、将PTFE絮状物在100~180℃的干燥箱中干燥18~24h,直到残留的液体挥发完全;
S4、将干燥以后的PTFE絮状物与助挤剂于三维混合机中混合10~20min,助挤剂与干燥以后的PTFE絮状物的重量比为1:4~5,将混合物陈化8~24h,陈化温度为30~60℃;
S5、将陈化后的混合物进行糊状挤出,将挤出物进行压延至片材,制得厚度为0.5~2mm、宽度为8~20cm的PTFE基带;
S6、将制得的PTFE基带进行脱脂并烧结定型,制得均匀性优异的PTFE复合材料。
进一步地,所述的絮凝剂为无机聚合物絮凝剂或有机高分子絮凝剂。其中,所述的无机聚合物絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁中的一种。其中,所述的有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺的阳离子衍生物、两性聚丙烯酰胺聚合物、丙烯酰胺接枝共聚物中的一种。
进一步地,所述的助挤剂为Isopar-C、Isopar-L、Isopar-M、Isopar-H、航空煤油中的一种。
进一步地,所述步骤S5中,混合物挤出的压缩比为20~80,挤出温度为40~60℃,挤出压力为1~5Mpa,压延片材时,保持两辊的速度为1~4m/min。
进一步地,所述步骤S6中,在烧结定型前还包括对脱脂后的PTFE基带进行纵向拉伸,拉伸温度为150~250℃,拉伸速率为300~600%/sec,拉伸倍率为2~10倍。所述步骤S6中,脱脂温度为200~260℃,烧结定型温度为350~400℃,烧结时间2~5min。
进一步地,所制得的PTFE复合材料为多孔性PTFE复合材料或非多孔性PTFE复合材料,多孔性PTFE复合材料的孔径为0.1~100μm,孔隙率为20~80%。
本发明还公开了上述均匀性优异的PTFE复合材料或上述制作工艺所制得的PTFE复合材料在密封领域、屏蔽领域、防水透气领域、过滤领域、基材领域、催化剂载体领域中的应用。
本发明具有如下有益效果:
1、通过对制备过程的选材和各条件参数的控制,使得制得的PTFE复合材料,其填充物分散性十分均匀;
2、制得的PTFE复合材料及其制品,有效弥补了纯的PTFE多孔性或者非多孔性材料的单一产品特性,有助于进一步拓展PTFE在功能性过滤和透气领域的应用;
3、制得的PTFE复合材料及其制品,可以根据具体实际用途选择单向拉伸或者不拉伸,其主要原因是PTFE乳液中的PTFE树脂属于分散型树脂,保留了PTFE分撒料“纤维化”的特性,这使得PTFE复合材料的多孔化实现了可能;
4、制得的PTFE复合材料及其制品,通过筛选不同类别的功能性添加料,能够实现在密封行业(添加石墨)、屏蔽材料(添加金属镍粉)、空气电池正极材料(添加碳粉或者活性炭及二氧化锰)、对纯度要求很高的过滤(添加悬浮树脂)、PCB覆铜板的PTFE基材(添加短玻纤、陶瓷粉、玻璃微珠等)、催化剂载体(添加金属催化剂粉末)、空气电池或者电化学传感器和燃料电池用的气体扩散层(添加活性炭或者导电炭黑)等领域的应用;
5、制得的PTFE复合材料过程中,所制备的含有不同添加剂的干燥后的PTFE复合絮状物,不仅仅可以用于糊状挤出,也可以进行模压成型,制备成不同组件结构的PTFE制品。
附图说明
图1为实施例一制得的多孔PTFE复合材料的SEM图(×1000倍);
图2为实施例一制得的多孔PTFE复合材料的SEM图(×5000倍);
图3为实施例一制得的不带多孔PTFE复合材料的SEM图(×1000倍);
图4为实施例一制得的不带多孔PTFE复合材料的SEM图(×5000倍);
图5为实施例五制得的PTFE多孔复合材料的SEM图(×1000倍);
图6为实施例五制得的PTFE多孔复合材料的SEM图(×5000倍);
图7为对比例制得的纯多孔的PTFE材料的SEM(×1000倍);
图8为对比例制得的纯多孔的PTFE材料的SEM(×5000倍);
图9为对比例制得的不带纯多孔的PTFE材料的SEM(×1000倍);
图10为对比例制得的不带纯多孔的PTFE材料的SEM(×1000倍);
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,对本发明做进一步说明。
本发明公开了一种均匀性优异的PTFE复合材料,包括如下重量份数的组分:PTFE乳液50~90份、填充料10~50份。优选地,PTFE乳液的重量份数为60~70份,填充料的重量份数为30~40份。PTFE乳液中分散粒子的粒径为0.15~0.4μm,第一熔点为340~350℃,第二熔点为320~335℃,相对分子量为100~200万。优选地,PTFE乳液中分散粒子的粒径为0.15~0.35μm,第一熔点为345℃,第二熔点为327℃,相对分子量为150~180万。填充料的粒径为0.001~10μm,BET比表面积为150~300㎡/g,碱性pH为8~11。优选地,填充料的粒径为0.05~1μm,BET比表面积为200~250㎡/g,碱性pH为9~10。
PTFE乳液为市售成品,具体可以是日本-大金生产的PTFE乳液,牌号为D-110、D210、D210C、D411、D711,或美国-科慕生产的PTFE乳液,牌号为Teflon PTFE DISP 30LX、Teflon PTFE DISP 40LX、Teflon PTFE 3966、Teflon FEPD 121D、Teflon FEPD 335D;或四川-晨光生产的PTFE乳液,牌号为SFN-1、SFN-1H、SFN-2H;或福建-三农新材料生产的PTFE乳液,牌号为MF-4DW,MF-4DA,MF-4DM。优选采用大金D210和科慕Teflon PTFE DISP 30LX。
填充料为活性炭、石墨、二氧化锰、炭黑、镍粉、二氧化钛、陶瓷粉、短波纤粉、气相二氧化硅、催化剂粉末、活性物质粉末中的一种或两种以上的混合体。具体取决于想实现PTFE复合材料的物理特性。
实施例一
本实施例公开了一种均匀性优异的PTFE复合材料的制作工艺,包括如下步骤:
第一步、将80份大金D210牌号的PTFE乳液用超纯水稀释5倍,在稀释后的乳液中加入20份炭黑并搅拌30min;
第二步、缓慢加入聚合硫酸铁,边搅拌边添加,直至混合物出现絮状物且乳液变得澄清透明,将所制得的混合液通过过滤将废液排除,得到含有填充料的PTFE絮状物;
第三步、将PTFE絮状物在150℃的干燥箱中干燥24h,直到残留的液体挥发完全;
第四步、将干燥以后的PTFE絮状物与Isopar-L助挤剂于三维混合机中混合15min,Isopar-L助挤剂与干燥以后的PTFE絮状物的重量比为1:5,Isopar-L助挤剂的特性如表1所示,将混合物陈化8h,陈化温度为50℃;
第五步、将陈化后的混合物进行糊状挤出,混合物挤出的压缩比为50,挤出温度为60℃,挤出压力为2Mpa;将挤出物进行压延至片材,保持两辊的速度为2m/min,制得厚度为1mm、宽度为12cm的PTFE基带;
第六步、将制得的PTFE基带进行脱脂,脱脂温度为250℃,对脱脂后的PTFE基带进行纵向拉伸,拉伸温度为200℃,拉伸速率为450%/sec,拉伸倍率为2倍,对拉伸后的PTFE基带进行烧结定型,烧结定型温度为375℃,烧结时间2min,制得均匀性优异的炭黑填充的多孔PTFE复合材料(如图1、图2所示)和不进行拉伸工艺处理的不带多孔的PTFE复合材料(如图3、图4所示)。
表1
实施例二
本实施例公开了一种均匀性优异的PTFE复合材料的制作工艺,包括如下步骤:
第一步、将60份大金D210牌号的PTFE乳液用超纯水稀释5倍,在稀释后的乳液中加入40份炭黑并搅拌30min;
第二步、缓慢加入聚合硫酸铁,边搅拌边添加,直至混合物出现絮状物且乳液变得澄清透明,将所制得的混合液通过过滤将废液排除,得到含有填充料的PTFE絮状物;
第三步、将PTFE絮状物在150℃的干燥箱中干燥24h,直到残留的液体挥发完全;
第四步、将干燥以后的PTFE絮状物与Isopar-L助挤剂于三维混合机中混合15min,Isopar-L助挤剂与干燥以后的PTFE絮状物的重量比为1:5,将混合物陈化8h,陈化温度为50℃;
第五步、将陈化后的混合物进行糊状挤出,混合物挤出的压缩比为50,挤出温度为60℃,挤出压力为2Mpa;将挤出物进行压延至片材,保持两辊的速度为2m/min,制得厚度为1mm、宽度为12cm的PTFE基带;
第六步、将制得的PTFE基带进行脱脂并烧结定型,脱脂温度为250℃,烧结定型温度为375℃,烧结时间2min,制得均匀性优异的带微孔或不带微孔的PTFE复合材料。
实施例三
本实施例公开了一种均匀性优异的PTFE复合材料的制作工艺,包括如下步骤:
第一步、将80份大金D411牌号的PTFE乳液用超纯水稀释7倍,在稀释后的乳液中加入20份炭黑并搅拌25min;
第二步、缓慢加入聚合硫酸铝,边搅拌边添加,直至混合物出现絮状物且乳液变得澄清透明,将所制得的混合液通过过滤将废液排除,得到含有填充料的PTFE絮状物;
第三步、将PTFE絮状物在180℃的干燥箱中干燥20h,直到残留的液体挥发完全;
第四步、将干燥以后的PTFE絮状物与Isopar-M助挤剂于三维混合机中混合12min,Isopar-M助挤剂与干燥以后的PTFE絮状物的重量比为1:4,将混合物陈化12h,陈化温度为40℃;
第五步、将陈化后的混合物进行糊状挤出,混合物挤出的压缩比为50,挤出温度为60℃,挤出压力为1.5Mpa;将挤出物进行压延至片材,保持两辊的速度为3m/min,制得厚度为1mm、宽度为12cm的PTFE基带;
第六步、将制得的PTFE基带进行脱脂并烧结定型,脱脂温度为200℃,烧结定型温度为350℃,烧结时间3min,制得均匀性优异的带微孔或不带微孔的PTFE复合材料。
实施例四
本实施例公开了一种均匀性优异的PTFE复合材料的制作工艺,包括如下步骤:
第一步、将60份大金D411牌号的PTFE乳液用超纯水稀释7倍,在稀释后的乳液中加入20份炭黑和20份石墨并搅拌40min;
第二步、缓慢加入聚合硫酸铝,边搅拌边添加,直至混合物出现絮状物且乳液变得澄清透明,将所制得的混合液通过过滤将废液排除,得到含有填充料的PTFE絮状物;
第三步、将PTFE絮状物在180℃的干燥箱中干燥20h,直到残留的液体挥发完全;
第四步、将干燥以后的PTFE絮状物与Isopar-M助挤剂于三维混合机中混合12min,Isopar-M助挤剂与干燥以后的PTFE絮状物的重量比为1:4,将混合物陈化12h,陈化温度为40℃;
第五步、将陈化后的混合物进行糊状挤出,混合物挤出的压缩比为50,挤出温度为60℃,挤出压力为1.5Mpa;将挤出物进行压延至片材,保持两辊的速度为3m/min,制得厚度为1mm、宽度为12cm的PTFE基带;
第六步、将制得的PTFE基带进行脱脂并烧结定型,脱脂温度为200℃,烧结定型温度为350℃,烧结时间3min,制得均匀性优异的带微孔或不带微孔的PTFE复合材料。
实施例五
本实施例公开了一种均匀性优异的PTFE复合材料的制作工艺,包括如下步骤:
第一步、将90份科慕Teflon PTFE DISP 30LX牌号的PTFE乳液用超纯水稀释10倍,在稀释后的乳液中加入10份PTFE粒径为0.25μm的悬浮料并搅拌30min;
第二步、缓慢加入聚合氯化铁,边搅拌边添加,直至混合物出现絮状物且乳液变得澄清透明,将所制得的混合液通过过滤将废液排除,得到含有填充料的PTFE絮状物;
第三步、将PTFE絮状物在180℃的干燥箱中干燥10h,直到残留的液体挥发完全;
第四步、将干燥以后的PTFE絮状物与Isopar-C助挤剂于三维混合机中混合10min,Isopar-C助挤剂与干燥以后的PTFE絮状物的重量比为1:5,将混合物陈化8h,陈化温度为50℃;
第五步、将陈化后的混合物进行糊状挤出,混合物挤出的压缩比为50,挤出温度为60℃,挤出压力为2Mpa;将挤出物进行压延至片材,保持两辊的速度为2m/min,制得厚度为1mm、宽度为12cm的PTFE基带;
第六步、将制得的PTFE基带进行脱脂,脱脂温度为250℃,对脱脂后的PTFE基带进行纵向拉伸,拉伸温度为200℃,拉伸速率为450%/sec,拉伸倍率为6倍;对拉伸后的PTFE基带进行烧结定型,烧结定型温度为375℃,烧结时间2min,制得均匀性优异的多孔PTFE复合材料(如图5、图6所示)。
实施例六
本实施例公开了一种均匀性优异的PTFE复合材料的制作工艺,包括如下步骤:
第一步、将80份科慕Teflon PTFE DISP 30LX牌号的PTFE乳液用超纯水稀释10倍,在稀释后的乳液中加入20份PTFE粒径为0.4μm的悬浮料并搅拌30min;
第二步、缓慢加入聚合氯化铁,边搅拌边添加,直至混合物出现絮状物且乳液变得澄清透明,将所制得的混合液通过过滤将废液排除,得到含有填充料的PTFE絮状物;
第三步、将PTFE絮状物在180℃的干燥箱中干燥10h,直到残留的液体挥发完全;
第四步、将干燥以后的PTFE絮状物与Isopar-C助挤剂于三维混合机中混合10min,Isopar-C助挤剂与干燥以后的PTFE絮状物的重量比为1:5,将混合物陈化8h,陈化温度为50℃;
第五步、将陈化后的混合物进行糊状挤出,混合物挤出的压缩比为50,挤出温度为60℃,挤出压力为2Mpa;将挤出物进行压延至片材,保持两辊的速度为2m/min,制得厚度为1mm、宽度为12cm的PTFE基带;
第六步、将制得的PTFE基带进行脱脂,脱脂温度为250℃,对脱脂后的PTFE基带进行纵向拉伸,拉伸温度为200℃,拉伸速率为450%/sec,拉伸倍率为6倍;对拉伸后的PTFE基带进行烧结定型,烧结定型温度为375℃,烧结时间2min,制得均匀性优异的多孔PTFE复合材料。
对比例
本对比例公开了一种纯PTFE基材的制作工艺,包括如下步骤:
第一步、将100份大金D210牌号的PTFE乳液用超纯水稀释5倍,将稀释后的乳液搅拌30min;
第二步、缓慢加入聚合硫酸铁,边搅拌边添加,直至混合物出现絮状物且乳液变得澄清透明,将所制得的混合液通过过滤将废液排除,得到含有填充料的PTFE絮状物;
第三步、将PTFE絮状物在150℃的干燥箱中干燥24h,直到残留的液体挥发完全;
第四步、将干燥以后的PTFE絮状物与Isopar-L助挤剂于三维混合机中混合15min,Isopar-L助挤剂与干燥以后的PTFE絮状物的重量比为1:5,Isopar-L助挤剂的特性如表1所示,将混合物陈化8h,陈化温度为50℃;
第五步、将陈化后的混合物进行糊状挤出,混合物挤出的压缩比为50,挤出温度为60℃,挤出压力为2Mpa;将挤出物进行压延至片材,保持两辊的速度为2m/min,制得厚度为1mm、宽度为12cm的PTFE基带;
第六步、将制得的PTFE基带进行脱脂,脱脂温度为250℃,对脱脂后的PTFE基带进行纵向拉伸,拉伸温度为200℃,拉伸速率为450%/sec,拉伸倍率为2倍;对拉伸后的PTFE基带进行烧结定型,烧结定型温度为375℃,烧结时间2min,制得均匀性优异的纯多孔PTFE材料(如图7、图8所示)和不进行拉伸工艺处理的不带多孔的PTFE基材(如图9、图10所示)。
将实施例1-6以及对比例所制得的PTFE复合材料进行测试,测试结果如表2。
表2
本专利中不带孔的PTFE多孔材料,代表着不经拉伸工艺处理后,所获得的纯的PTFE基材或者PTFE复合基材。主要是源于在本发明专利条件下,所获得的PTFE基材,无法实现完全密实化,因此会存在极小的孔隙率;对比实施例一带微孔和实施例一不带微孔的PTFE复合材料,经过拉伸处理以后,孔径、孔隙率、透气量显著增加,但是耐水压显著降低。从炭黑在PTFE基体中的分散情况看,其分散性非常优异。
在进行拉伸工艺处理情况下,随着炭黑的比例增加,孔径、孔隙率、透气量显著、耐水压变化不是特别大(实施例1和实施例2),即使换成了石墨为填充物是,孔径、孔隙率、透气量显著、耐水压变化亦不是特别大,这说明不同的填料对孔径、孔隙率、透气量显著、耐水压影响不显著。特别说明,这不代表不影响其他的物理特性,比如电性能,热性能,磁性能等。
实施例5和实施例6,是采用PTFE悬浮料填充PTFE分散料,虽然,结构状态不同,但是二者的材质是相同的,在高分子物理与化学上说明他们具有非常好的相容性,这也在扫描电镜形态形貌结构中,进一步验证了这个结局。同时,随着PTFE悬浮料的比例增加,在相同的拉伸工艺处理下。孔径、孔隙率、透气量略有增加,耐水压轻微降低。
在对比案例中发现,含有PTFE填充料的PTFE多孔或者不含有多孔的材料,通过本发明专利制备的PTFE复合材料,分散性优异,随着填充物的添加,孔径、孔隙率、透气量以及耐水压略有变化,但不排除,填料无限增加,直至出现相反转,而出现的上述性能的较大差异变化。
采用本发明的工艺制得的PTFE复合材料的分散性十分优异,同时,视复合不同功能的填充物,赋予PTFE复合材料不同的特性,能很好应用于空气电池正极材料及气体扩散层、特定气体吸收及过滤、漫反射材料、电化学传感器的气体扩散层、催化剂载体、燃料电池气体扩散层、疏水性耐高低温的屏蔽材料、用于弹性体密封件的覆膜材料、PCB覆铜板的PTFE基体材料、无PFOA的防水透气膜。如果进行适度拉伸再烧结定型,获得的PTFE复合材料,坚固耐用,无需带聚酯或者丙纶或者其他支撑材料进行增强的防水透气膜,提高防水透气膜的使用温度、耐候性、热稳定性,能很好应用于汽车车灯及其电子,溶液包装,户外电子设备,消费电子等领域的压力补偿元件(压力平衡)防水防尘(IP等级防护)、新能源汽车Pack电池包的防爆阀。对于一些高纯度精密过滤领域中,比如制药行业、半导体行业,采用PTFE悬浮料填充PTFE分散料的PTFE复合型多孔材料,具有非常重要的意义。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明,但所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内,在形式上和细节上对本发明做出各种变化,均为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种均匀性优异的PTFE复合材料的制作工艺,其特征在于,包括如下重量份数的组分:PTFE乳液50~90份、填充料10~50份,所述PTFE乳液中分散粒子的粒径为0.15~0.4μm,第一熔点为340~350℃,第二熔点为320~335℃,相对分子量为100~200万,所述填充料为PTFE悬浮料,所述填充料的粒径为0.25μm 或0.4μm ;包括如下步骤:
S1、将50~90份的PTFE乳液用超纯水稀释5~10倍,在稀释后的乳液中加入10~50份填充料并搅拌25~40min;
S2、缓慢加入絮凝剂,边搅拌边添加,直至混合物出现絮状物且乳液变得澄清透明,将所制得的混合液通过过滤将废液排除,得到含有填充料的PTFE絮状物;所述的絮凝剂为无机聚合物絮凝剂或有机高分子絮凝剂,所述的无机聚合物絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁中的一种,所述的有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺的阳离子衍生物、两性聚丙烯酰胺聚合物、丙烯酰胺接枝共聚物中的一种;
S3、将PTFE絮状物在100~180℃的干燥箱中干燥18~24h,直到残留的液体挥发完全;
S4、将干燥以后的PTFE絮状物与助挤剂于三维混合机中混合10~20min,助挤剂与干燥以后的PTFE絮状物的重量比为1:4~5,将混合物陈化8~24h,陈化温度为30~60℃;
S5、将陈化后的混合物进行糊状挤出,将挤出物进行压延至片材,制得厚度为0.5~2mm、宽度为8~20cm的PTFE基带;
S6、将制得的PTFE基带进行脱脂,脱脂温度为200~260℃,对脱脂后的PTFE基带进行纵向拉伸,拉伸温度为150~250℃,拉伸速率为300~600%/sec,拉伸倍率为2~10倍;对拉伸后的PTFE基带进行烧结定型,烧结定型温度为350~400℃,烧结时间2~5min,制得均匀性优异的PTFE复合材料。
2.如权利要求1所述的一种均匀性优异的PTFE复合材料的制作工艺,其特征在于:所述PTFE乳液的重量份数为60~70份,所述填充料的重量份数为30~40份,所述PTFE乳液中分散粒子的粒径为0.15~0.35μm,相对分子量为150~180万。
3.如权利要求1所述的均匀性优异的PTFE复合材料的制作工艺,其特征在于:所述的助挤剂为Isopar-C、Isopar-L、Isopar-M、Isopar-H、航空煤油中的一种。
4.如权利要求1所述的均匀性优异的PTFE复合材料的制作工艺,其特征在于:所述步骤S5中,混合物挤出的压缩比为20~80,挤出温度为40~60℃,挤出压力为1~5MPa,压延片材时,保持两辊的速度为1~4m/min。
5.如权利要求1所述的均匀性优异的PTFE复合材料的制作工艺,其特征在于:所制得的PTFE复合材料为多孔性PTFE复合材料,多孔性PTFE复合材料的孔径为0.1~100μm,孔隙率为20~80%。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的均匀性优异的PTFE复合材料的制作工艺所制得的PTFE复合材料在密封领域、屏蔽领域、防水透气领域、过滤领域、基材领域、催化剂载体领域中的应用。
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