[發明專利]具有尺寸穩定性的未燒結膨脹聚四氟乙烯復合膜

有效

• 申請號: 201880098455.8
• 申請日: 2018-10-04
• 公開（公告）號: CN112805082B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: Y·江端;T·S·塞勒
• 申請（專利權）人: W.L.戈爾及同仁股份有限公司
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D71/32;B01D71/34;B01D71/36;B01D69/06
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 江磊;蔡文清

提供了形成未燒結雙軸膨脹PTFE/熱塑性聚合物復合膜的方法。所述方法包括：使可原纖化聚四氟乙烯(PTFE)顆粒和熱塑性聚合物顆粒共混，其中，熱塑性聚合物顆粒的熔點低于可原纖化PTFE顆粒的熔點。該方法還包括：使共混物成型為帶材，并在第一溫度下使帶材沿第一方向膨脹并加熱。以同時進行或相繼進行的方式，使膨脹的帶材沿第二方向膨脹以形成ePTFE復合膜。該方法不包括燒結溫度。ePTFE顆粒和熱塑性聚合物顆粒的平均粒徑小于1μm。此外，ePTFE復合膜的幾何平均基質模量與幾何平均基質拉伸強度之比為至少約6，并且絕對尺寸變化百分比小于約1.5％。

技術領域

本公開大致涉及未燒結的尺寸穩定的膨脹型聚四氟乙烯(ePTFE)復合膜、更具體來說包含至少一種熱塑性聚合物的ePTFE復合膜。還提供了生成該復合膜的方法。

背景技術

ePTFE膜和ePTFE復合膜可以在使用前經受至少一個燒結步驟，以改進尺寸穩定性。盡管已知高于ePTFE熔點的燒結步驟提供了尺寸穩定性得以提高的ePTFE膜，但是燒結通過降低結晶度并提高無定形物含量對膜產生了有害影響。具有無定形PTFE的膜通常呈現出剛性無定形相，所述剛性無定形相的轉變溫度為約120℃。如果高于該轉變溫度，燒結的ePTFE制品的機械性能會下降。例如，對ePTFE膜進行燒結對膜的性質有不利影響，例如，基質模量、尺寸穩定性隨時間的損失、以及結晶度的損失。本領域技術人員期望制備由ePTFE延伸的尺寸穩定的多孔膜而無需對ePTFE進行燒結，從而損失結晶度。因此，需要提供在升高溫度下隨時間推移具有尺寸穩定、表現出高基質模量并且幾何平均基質模量與幾何平均基質拉伸強度之比相對較高的ePTFE膜和ePTFE復合膜。

發明內容

一個實施方式涉及形成未燒結雙軸膨脹ePTFE復合膜的方法。該方法包括：提供共混物，該共混物包含具有第一熔點的第一多個可原纖化聚四氟乙烯(PTFE)顆粒和具有第二熔點的第二多個熱塑性聚合物顆粒，第二熔點低于第一熔點。隨后，使共混物成型為帶材。接著，帶材在低于第一熔點的溫度下沿第一方向膨脹，隨后沿著不同于第一方向的第二方向(例如，正交方向)膨脹。沿第一方向膨脹可以在低于第二熔點的溫度下進行，例如，約170℃至約300℃。沿第二方向膨脹可以在高于第二熔點且低于第一熔點的溫度下進行，例如，約280℃至約327℃。共混物包含40重量％至79.9重量％的可原纖化PTFE顆粒和20.1重量％至60重量％的熱塑性聚合物。ePTFE復合膜的幾何平均基質模量與幾何平均基質拉伸強度之比可以為至少約6。此外，該方法可以不包括高于327℃的加熱步驟。

另一實施方式涉及形成未燒結雙軸膨脹ePTFE復合膜的方法。該方法包括：提供包括平均粒徑小于1μm的第一多個可原纖化聚四氟乙烯(PTFE)顆粒和平均粒徑小于1μm的第二多個熱塑性聚合物顆粒。在示例性實施方式中，熱塑性聚合物顆粒的平均粒徑與可原纖化PTFE顆粒的平均粒徑相同，或小于可原纖化PTFE顆粒的平均粒徑。此外，熱塑性聚合物的熔點低于可原纖化PTFE顆粒的熔點。共混物包含40重量％至79.9重量％的可原纖化PTFE顆粒和20.1重量％至60重量％的熱塑性聚合物顆粒。該方法還包括：將共混物與潤滑劑一起糊料擠出以形成壓延帶材，對壓延帶材進行干燥以去除潤滑劑并產生干燥的壓延帶材，干燥的壓延帶材在低于熱塑性聚合物熔點的溫度下沿第一方向膨脹，以形成單軸膨脹的ePTFE復合膜。該方法還包括：將單軸膨脹的多孔ePTFE復合膜加熱至高于熱塑性聚合物熔點且低于可原纖化PTFE顆粒熔點的溫度，并且以同時進行或相繼進行的方式使單軸膨脹多孔ePTFE復合膜沿第二方向膨脹，以形成雙軸膨脹的ePTFE復合膜，其中，第二方向與第一方向不同。沿第一方向膨脹的步驟的溫度可以為約170℃至約300℃，并且加熱步驟的溫度可以為約280℃至約300℃。使膜沿第二方向膨脹的步驟可以與加熱步驟同時進行。該方法可以不包括在可原纖化PTFE顆粒熔點的溫度下或高于該熔點的溫度下的加熱步驟，例如，高于327℃的加熱步驟。熱塑性聚合物可以包括：聚(乙烯-共-四氟乙烯)(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基(PFA)以及它們的組合。