[發(fā)明專(zhuān)利]一種高填料填充量聚四氟乙烯復(fù)合膜材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810980426.6
• 申請(qǐng)日: 2018-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108943779B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭少云;張瑤;陳蓉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B29D7/01
• 分類(lèi)號(hào): B29D7/01
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本發(fā)明是一種制備高填料填充量聚四氟乙烯復(fù)合膜材料的方法，其主要內(nèi)容是通過(guò)高速混合、冷壓成坯、燒結(jié)成型、車(chē)削成膜、壓延后處理的方法制備一種無(wú)機(jī)填料填充量高達(dá)20wt%以上的聚四氟乙烯復(fù)合膜材料，并通過(guò)對(duì)多種不同功能無(wú)機(jī)填料分散形態(tài)的設(shè)計(jì)和制備工藝的調(diào)控制備出膜結(jié)構(gòu)可控、力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能和耐磨損性能優(yōu)良的無(wú)機(jī)填料/聚四氟乙烯復(fù)合膜材料。本發(fā)明的高填料填充量聚四氟乙烯復(fù)合膜材料具有膜結(jié)構(gòu)可控、力學(xué)性能優(yōu)良、功能性靈活可調(diào)、設(shè)備工藝簡(jiǎn)單、適合產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)點(diǎn)，在高性能化、功能化的PTFE復(fù)合膜材料領(lǐng)域具有顯著的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高填料填充量聚四氟乙烯復(fù)合膜材料的制備方法，更具體的說(shuō)是涉及一種無(wú)機(jī)填料填充量高達(dá)20wt%以上、無(wú)機(jī)填料分散形態(tài)及復(fù)合膜結(jié)構(gòu)可控、功能可調(diào)、設(shè)備工藝簡(jiǎn)單、力學(xué)性能優(yōu)良、可產(chǎn)業(yè)化的高填料填充量聚四氟乙烯復(fù)合膜材料的制備方法，屬于高性能聚四氟乙烯復(fù)合膜材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚四氟乙烯（PTFE）作為特種工程塑料，自1938年美國(guó)科學(xué)家R.S.Plunkett在研究氟利昂致冷劑的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了具有“塑料王”之稱(chēng)的PTFE以來(lái)^[1], PTFE的研制、生產(chǎn)、加工及應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注。由于PTFE特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)，它具有優(yōu)異的高低溫性能和化學(xué)穩(wěn)定性，極好的電絕緣性、非粘附性、耐候性、不燃性以及良好的潤(rùn)滑性，目前已被廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、電子通訊、機(jī)械、建筑、輕紡等工業(yè)部門(mén)，并日益深入到人們的日常生活中，成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)軍工和民用中解決許多關(guān)鍵技術(shù)和提高生產(chǎn)技術(shù)水平不可或缺的材料^[2,3]。根據(jù)合成方法不同，目前PTFE主要有三類(lèi)產(chǎn)品，分為懸浮樹(shù)脂、分散樹(shù)脂和濃縮分散液，這三類(lèi)產(chǎn)品均可制備聚四氟乙烯薄膜用于進(jìn)一步加工制造機(jī)電、電子行業(yè)的高級(jí)電絕緣襯墊、護(hù)套、減磨材料、化工防腐材料及電線電纜絕緣層等。

現(xiàn)有聚四氟乙烯膜材料多采用懸浮樹(shù)脂燒結(jié)車(chē)削制備，但純聚四氟乙烯車(chē)削薄膜硬度低、質(zhì)地軟、抗蠕變性能差、易形變，且其導(dǎo)熱性能差、線性熱膨脹系數(shù)大，因而易膨脹開(kāi)裂，影響正常使用。采用無(wú)機(jī)填料填充改性PTFE可顯著改善PTFE導(dǎo)熱性能差、抗蠕變性能差、不耐磨損的缺點(diǎn)，大大擴(kuò)展了PTFE的應(yīng)用范圍。目前，國(guó)內(nèi)制備的無(wú)機(jī)填料/PTFE復(fù)合膜材料多采用車(chē)削法，填料填充量一般低于20wt%。例如趙暉^[4]等將PTFE懸浮細(xì)粉和2~20wt%的納米級(jí)的高純超細(xì)硅微粉或鈦白粉進(jìn)行搗碎、混合、攪拌、過(guò)篩、壓制成型，再經(jīng)燒結(jié)、車(chē)削、裁切加工獲得介電常數(shù)為2.5~20的高介電常數(shù)聚四氟乙烯復(fù)合薄膜。吳東建^[5]將4~6wt%納米二氧化鈦、1~2wt%納米氧化鋅與PTFE共混以車(chē)削法制得抗靜電PTFE復(fù)合薄膜。但以上方法填料的種類(lèi)、形態(tài)單一，且含量較小，對(duì)PTFE性能提高有限，難以實(shí)現(xiàn)PTFE復(fù)合膜材料在電子信息、電磁屏蔽、耐磨等領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，發(fā)展具有多種不同功能和形態(tài)的無(wú)機(jī)填料填充改性PTFE，并提高填料填充量以獲得性能滿足要求的多功能化PTFE復(fù)合膜材料具有廣闊的應(yīng)用前景。但由于PTFE高壓易開(kāi)裂、熔融不流動(dòng)、與無(wú)機(jī)填料相容性差的缺點(diǎn)，傳統(tǒng)車(chē)削法制備填料量大于20wt%的PTFE復(fù)合毛坯在高壓壓制成型時(shí)易開(kāi)裂，車(chē)削時(shí)團(tuán)聚的大顆粒填料會(huì)損刀影響膜外觀，進(jìn)而影響復(fù)合膜材料的性能。因此，傳統(tǒng)制備高填料填充量PTFE復(fù)合膜材料一般采用澆鑄法^[6,7]，但此法以水為溶劑，需在原料中添加多種改性劑以獲得穩(wěn)定的混合漿料，帶來(lái)添加劑去除等困難，且設(shè)備要求高、工藝繁瑣，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)PTFE加工廠家的設(shè)備難以達(dá)到生產(chǎn)要求。為解決這一問(wèn)題，發(fā)展高填料填充量聚四氟乙烯復(fù)合膜材料制備新技術(shù)，以期使無(wú)機(jī)填料在PTFE中均勻分布，同時(shí)提高復(fù)合薄膜的致密度，實(shí)現(xiàn)PTFE復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)靈活可控并兼具優(yōu)良的力學(xué)性能、電性能、耐磨損性能等，對(duì)高性能化、功能化PTFE薄膜的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢(qián)知勉編.塑料性能應(yīng)用手冊(cè)[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社1988:285-286.

[2] 錢(qián)知勉. 氟樹(shù)脂性能與加工應(yīng)用[J].化工生產(chǎn)與技術(shù),2004,11(4):1-8.