[發明專利]一種防水防塵聲學膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110249030.6
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112609331B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 蘇春雷;曹宏斌;李玉平;榮欽功
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所;山東森榮新材料股份有限公司
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D04H1/4318;D01F8/10;D01F1/10;B29C64/106;B29C64/379;B33Y10/00;B33Y40/20;B33Y70/00;B29K27/12;B29K27/18
• 代理公司: 北京博智杰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11929
• 代理人: 尹春雷

一種防水防塵聲學膜及其制備方法，屬于膜材料技術領域，所述防水防塵聲學膜的原料包括PTFE 100重量份、助劑3?20重量份、FEP 0?300重量份，所述防水防塵聲學膜的原料通過高壓電流體噴印方法得到初始膜，所述初始膜通過燒結方法得到所述防水防塵聲學膜。本發明的防水防塵聲學膜，兼具優異的防水、防塵和透聲性能，同時可以靈活調控防水、防塵和透聲性能。本發明的制備方法，不需要使用有機溶劑，不產生VOC，過程環保；用到的方法和設備簡單，過程可控，便于規模化穩定生產，且由于沒有機械拉方法存在的應力傳遞不均勻性，可以避免膜在橫縱向尺度上的不均勻性。

技術領域

本發明屬于膜材料技術領域，涉及一種防水防塵聲學膜及其制備方法。

背景技術

如今，消費者對能夠暴露于水中（包括浸泡）的手機、可穿戴設備以及其他移動電子設備的要求越來越高。對于一些帶麥克風和揚聲器部件的入水電子產品，一般通過具有穩健的防水性的多孔膜來提高抗靜水壓和平衡設備腔體內外大氣壓。另外，在空氣環境中金屬等細小顆粒會被吸入并附著在揚聲器磁體表面，不斷增加的數量和重量將妨礙揚聲器振膜產生高聲壓級的聲音。為了解決上述問題，一般通過采用防水防塵膜來對麥克風和揚聲器的開孔進行封裝，矛盾的是防水防塵膜同時也是聲音傳導的屏障，可能會導致音質的損耗，因為防水防塵性能要求膜孔盡量小和致密，而透聲性能要求膜孔盡量大而疏松，這給制備高防塵和高抗水壓透聲膜，比如達到GB/T 4208-2017規定的IP68級別，帶來極大的挑戰。

全氟材料由于具有疏水性的C-F鍵，是制備防水膜的優選材料。當前主流的IP68膜是利用機械拉伸法將聚四氟乙烯PTFE顆粒加工成膨體PTFE膜，基本的方法流程是將PTFE顆粒通過膨化、壓延、機械拉伸和加熱定型， 該技術最早由戈爾公司發明（US 3082292）。該技術當前已經廣泛應用于制備PTFE多孔膜，但是方法存在三個重要的不足：一是拉伸過程由于應力傳遞的不均勻、以及壓延過程的不均勻性，導致整個膜在橫向和縱向都不均勻；二是該技術難以協調膜孔隙率和膜厚度的關系，即要得到高孔隙率高透聲性能的膜，就需要將膜拉伸得很薄，容易導致膜的強度和抗水壓會嚴重下降；三是該方法制備過程需要用到航空煤油，會產生空氣污染。如果要利用該技術制備高性能防水防塵透聲膜的，需要對PTFE原料、設備、方法進行嚴格的控制，這不僅加大了制備難度，也提高了制備成本。

目前除了機械拉伸法，尚未見其他方法被報道用于將PTFE等氟材料制備成防水防塵聲學膜。

發明內容

針對傳統機械拉伸法制備防水防塵聲學膜存在的設備和方法復雜、過程不環保、所制備的膨體PTFE膜均勻性難以控制等問題，本發明的目的是提供一種新的高性能防水防塵聲學膜，本發明的發明目的通過以下技術方案實現。

一種防水防塵聲學膜，其特征在于，所述防水防塵聲學膜的原料包括PTFE 100重量份、助劑 3-20重量份、FEP 0-300重量份，所述防水防塵聲學膜的原料通過高壓電流體噴印方法得到初始膜，所述初始膜通過燒結方法得到所述防水防塵聲學膜。

本發明提供的防水防塵聲學膜，以聚四氟乙烯（PTFE）乳液、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（FEP）乳液、水溶性助劑為基本原料配成制膜液，基于增材制造的原理，利用高壓靜電將制膜液噴射成微納米纖維再層層沉積成初始膜，通過后續燒結固化去除助劑，得到成品膜。該方法制備的成品膜具有相互交叉的纖維、異性纖維或者開孔泡沫狀結構，從而可以有效對粉塵進行攔截；膜孔隙率可達到80%以上，可以兼具優異的防水、防塵和透聲性能。

該防水防塵聲學膜的制膜方法和設備簡單，且可以通過制膜液中PTFE和FEP組分的比例來對膜的抗水壓進行調控。如果僅以聚四氟乙烯（PTFE）乳液和水溶性助劑為原料，即四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（FEP）乳液的種類份數為0，可以獲得具有基礎性能的防水防塵聲學膜。由于FEP具有熔融流動性，因此在燒結過程中熔融的FEP可以填充到PTFE顆粒、纖維、縫隙之間，不僅可以調控膜的微觀形貌、孔結構、還可以起到增強粘結的作用，優選在原料中加入四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（FEP）乳液。