[發明專利]制備聚四氟乙烯超細纖維的方法

無效

• 申請號: 200910184129.1
• 申請日: 2009-08-25
• 公開（公告）號: CN101994161A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 朱思君;周元元;吳剛
• 申請（專利權）人: 東麗纖維研究所(中國)有限公司
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D1/02;D01D10/06;D01D10/02;D01F6/12
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 夏平

技術領域

本發明屬于超細纖維制備領域，具體涉及一種通過靜電紡絲的方法制備聚四氟乙烯(PTFE)超細纖維的技術。

背景技術

聚四氟乙烯具有使用溫度范圍廣(-250～260℃)、化學穩定性好、介電性能優良、自潤滑性及防粘性等一系列獨持的性能，其應用范圍極廣。由于聚四氟乙烯分子量大，結晶度高，熔點也高；又C-C主鏈四周的一層氟原子外殼，起著屏蔽作用，阻擋了各種試劑的侵入.所以在300℃以下時沒有一種溶劑能使它溶解和溶脹。除了金屬鈉(熔融狀態)、氟原子及某些氯化物以外，能耐各種強酸、強堿、油脂、有機溶劑及強氧化性試劑(包括重鉻酸鉀、高錳酸鉀及王水等)。在所有工程塑料中，它的耐腐蝕性最好，故有“塑料王”之稱。

聚四氟乙烯纖維，主要優點是獨特的耐化學性，包括所有已知的酸、堿、鹵素及氧化劑等。它的耐化學性在所有商業有機纖維中是最高的，即使在高溫情況下也是如此。目前，僅發現某些全氟化有機溶劑可以溶解聚四氟乙烯纖維，但溫度要達到300℃以上。

由于聚四氟乙烯的特殊性質，聚四氟乙烯纖維無法采用傳統的濕法紡絲和熔融紡絲制備。目前，制備聚四氟乙烯纖維最常用也最成熟的方法是乳液紡絲(emulsion?spinning)。乳液紡絲是包括乳液和懸浮液紡絲在內的化學纖維紡絲方法，是20世紀40～50年代發展起來的紡絲技術。把某種難于用溶液或熔體紡絲成纖的高聚物分散在易成纖的載體中，形成均勻的紡絲乳液，借助于載體成纖，稱載體紡絲法。這種方法適用于某些不能用干法紡絲、濕法紡絲成形的成纖高聚物。這一類高聚物在熔融成粘流態以前就已劇烈分解，而且沒有合適的溶劑能使它溶解或塑化，聚四氟乙烯(PTFE)便是其最主要的應用。為了紡制聚四氟乙烯纖維，將單體在壓力釜中進行乳液聚合，得到水相聚四氟乙烯分散液，用聚乙烯醇(PVA)水溶液或粘膠作為載體，與聚四氟乙烯分散液混和成均勻的乳液，把它作為紡絲原液，經過濾、脫泡后用通常的濕法紡絲法制成纖維。初生纖維經水洗和干燥后，進行高溫拉伸，在拉伸的同時燒結，使載體分解而被除去，而聚四氟乙烯粒子則發生粘結(或稱“連續化”)而形成纖維。然而通過這種方法制得的聚四氟乙烯纖維的直徑通常在3um以上。目前，有關制備聚四氟乙烯超細纖維的報道很少，僅有的是Sachin?Borkar等人(Polymer，47(2006)8337-8343)采用在高溫(260～360℃)下使用高壓氣流噴射超高分子量聚四氟乙烯(PTFE?601A?or?7A，Dupont)的方法制備了聚四氟乙烯超細纖維。這種方法需要在高溫高壓下進行，所用的原料是超高分子量聚四氟乙烯。

靜電紡絲是聚合物溶液或熔體在靜電作用下進行噴射拉伸而獲得納米級纖維的紡絲方法。近年來，靜電紡絲作為一種可制備超細纖維乃至于納米纖維的新型加工方法，引起了世界各國的廣泛關注。用靜電紡絲技術制得的纖維，直徑可達納米級，比用常規方法制得的纖維直徑小幾個數量級。這種超細纖維，具有比表面積大、孔隙率高、長徑比大、纖維精細程度與均一性高等優點。然而，利用靜電紡絲制備聚四氟乙烯纖維乃至聚四氟乙烯超細纖維至今未見報道。僅有的相關報道是孫垂卿等人(陜西紡織，2009，81(1)，8-10)使用聚四氟乙烯/聚乙烯醇乳液通過靜電紡絲制備聚四氟乙烯/聚乙烯醇共混纖維氈。但孫垂卿等人使用的聚四氟乙烯/聚乙烯醇乳液中聚乙烯醇含量很高，且制備的不是純的聚四氟乙烯纖維，而是聚四氟乙烯/聚乙烯醇共混纖維氈。由于聚乙烯醇含量很高，通過孫垂卿等人的方法制備的聚四氟乙烯/聚乙烯醇共混纖維氈也不能作為純的聚四氟乙烯纖維的前體。

發明內容

本發明的目的是為了實現“簡單方便”地制備聚四氟乙烯超細纖維，提供一種制備聚四氟乙烯超細纖維的方法。

本發明的目的可以通過以下措施達到：

本發明將聚四氟乙烯紡絲乳液通過靜電紡絲制備前體，而后通過后處理得到聚四氟乙烯超細纖維，該方法具體包括以下步驟：

A、制備紡絲液

將聚乙烯醇溶解于水中制得聚乙烯醇溶液，然后與聚四氟乙烯濃縮分散乳液混合均勻，靜置析出氣泡后得到紡絲液；所述的紡絲液中聚乙烯醇與聚四氟乙烯的質量比為1∶5～1∶10且不包括1∶5；聚乙烯醇在水中溶解時一般采用加熱和/或機械攪拌的方式進行。

B、靜電紡絲

采用靜電紡絲的方法將紡絲液制成聚四氟乙烯/聚乙烯醇超細纖維；

C、后處理