聚四氟乙烯微孔薄膜

1、聚四氟乙烯微孔薄膜自美国杜邦公司(Dupont)1945年开始生产聚四氟乙烯以来，至今已有七十多年历史。现在作为PTFE的重要产品聚四氟乙烯微孔薄膜应用十分广泛，拓展的领域从生物工程到服装行业，从机械工业到石化，在环保行业中不仅可用于水处理工程，而且还可用于空气的微粒净化。可以说它的应用范围还是比较广泛的。一、聚四氟乙烯微孔薄膜的发展人们很早就注意到高分子材料中聚四氟乙烯的突出性能，如优良的高低温性能、突出的化学稳定性、以及良好的介电性能是在一些苛刻条件下进行微粒子分离膜的理想材料。但是聚四氟乙烯的不熔、不溶的特性，使制造其微孔滤膜的技术长期难以解决，限制了它的应用开发。20世纪60年代，美国

2、DuPont公司首先采用单向拉伸的方法制得聚四氟乙烯微孔薄膜，但微孔的大小、空隙率和膜的强度都不理想。1973年美国Gore公司利用双向拉伸技术成功地开发了聚四氟乙烯微孔薄膜，标志着聚四氟乙烯微孔薄膜的产业化应用在技术上已经成熟。经过30多年的发展，聚四氟乙烯微孔薄膜作为一种新型的膜材料，在服用、产业用领域得到广泛的应用。聚四氟乙烯薄膜的双向拉伸工艺，使薄膜具有了良好的空隙特性，但同时使膜的机械性能具有了各向异性的特性。这种各向异性特性将直接影响薄膜的复合以及复合材料的使用性能。我国聚四氟乙烯微孔薄膜的研究开展较晚，落后于欧美及日本等发达国家。目前聚四氟乙烯微孔薄膜的生产工艺有压延膜法、车削膜

3、法和拉伸膜法。拉伸膜法可以分为单向拉伸和双向拉伸，通过结构分析及实际测定，只有双向拉伸膜才具有良好的微孔结构。双向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜的生产工艺流程如图所示。二、聚四氟乙烯微孔薄膜的应用1、在过滤材料的应用由于聚四氟乙烯微孔薄膜的优异性能，人们利用聚四氟乙烯微孔薄膜开发出了聚四氟乙烯覆膜滤料。覆膜滤料是使用一层聚四氟乙烯微孔薄膜复合在一般传统的滤料介质表面卜。覆膜滤料除具有传统滤料除尘机理的拦截、惯性沉降、随机扩散、静电沉降、重力沉降五种效应外，由于微孔多、微孔小，直径只有O.3-10um，与普通滤料相比空隙直径降低了几十倍，一般的粉尘颗粒很难通过微孔，因此薄膜的拦截作用能去除10um以上的

4、粉尘颗粒，加上薄膜对粉尘颗粒的惯性碰撞等作用，对于直径小于um的粉尘颗粒也具有很高的去除率。薄膜对粉尘的拦截作用在五种效应中起到主导作用。覆膜滤料采用表面过滤而不是“初次粉尘层”过滤，薄膜起着一次粉尘层的作用，底布材料只起支撑骨架的作用。薄膜表面极其光滑，摩擦系数小，在薄膜表面很难形成较厚的粉尘层，薄膜表面粉尘积累少。薄膜滤料除尘主要是利用微孔薄膜的拦截作用。聚四氟乙烯覆膜滤料具有如下的优点。<1>：接近于零的烟尘排放率，除尘效率可达9999以上。薄膜最小孔径可达03um，可以捕获人多数固体颗粒和液滴。<2>：过滤形成的粉尘层容易裂离，滤料透气性好。由予覆膜滤料是靠薄膜

5、捕获粉尘颗粒，粉尘层只能形成在滤料薄膜的外侧，薄膜具有疏水性，粉尘层与滤料的粘结力小，易于裂离，在无外力作用下，靠自重就可脱落。若在反吹风作用下，就可将其完全彻底清除掉，若采用抗静电聚四氟乙烯薄膜则粉尘更易剥离，清灰更彻底。<3>：由于滤料透气性好，降低了压差，降低了风机的电耗，延长了滤料的使用寿命，提高了开机率，减少了除尘工作量，减少了停产的次数。<4>：由于清灰彻底，可延长过滤时间，延长清灰周期，减少清灰次数，使设备磨损减少，维修量少。<5>：适用性广。聚四氟乙烯薄膜具有稳定的化学性能，耐高温、耐腐蚀、拒水性、疏油性等。因此对于高温、高湿、高腐蚀和含有有

6、机液体的特殊气体，也有良好的过滤性。所以该滤料广泛适用于冶金、化工、煤炭、水泥等行业。2、在医学材料中的应用聚四氟乙烯微孔薄膜在医用材料上也获得广泛应用，如手术服、手术巾、伤口敷料、消毒器械包裹材料等。手术服应具备防护性和透气性，以保证手术过程中医护人员不受传染病人血液感染及穿着舒适，特别是要防止某些高渗透区如腹部到胸部和从胳膊肘到手腕衣袖处受到感染。目前已有不同程度的防护性和透气性的手术服，如：单层手术服：身体主要部位(腹到胸、碗到肘)双层织物层叠的手术服：身体主要部位用聚四氟乙烯微孔薄膜复合的手术服及全薄膜层叠手术服。资料显示，在对500件手术服进行试验后发现，在抗血液渗透性方面，单层水刺

7、非织造布手术服血液渗透感染率为9，增强型非织造布手术服为5，而采用聚四氟乙烯微孔薄膜复合的手术服则为2。在舒适性方面，用聚四氟乙烯微孔薄膜复合的手术服穿着时和普通服装一样舒适。三、聚四氟乙烯膜的制备1、PTFE微孔薄膜的前道工艺PTFE膜的原料是颗粒状PTFE树脂是四氟乙烯的均聚物，其不能采用普通热塑料成型方法加工。而采用类似粉末冶金的原理加工，例如悬浮法、分散法即乳液法等聚合方法加工得到。PTFE 树脂粉料国外有多家产品，国内也有少量造厂家制造。国外生产厂商以美国杜邦公司、日本大金公司等为代表。2、制备过程常规制作过程是将聚四氟乙烯分散树脂与液体助剂混合，通过压延法将混合物制成薄片

8、，再用机器双向拉伸薄片，制得PTFE微孔膜。其工艺流程为：PTFE树脂、助挤剂(选料)一混合一压延一双向拉伸一卷取。 3、制作工艺<1>基膜的制备：好的基膜必须厚薄均匀，结晶度和密度合理。基膜的质量直接影响成品的性能指标。制备基膜时，应注意以下几个因素： 原料的选择：PTFE树脂宜选用分子量较适宜的牌号，其性能可承受拉伸时高温条件下的高速应变而不断裂；助挤剂选用宜使树脂湿润、无毒、沸点高、易除去而无残留的物质。配比：根据所用树脂及助挤剂牌号，按适当比例进行配制，助挤剂一般范围在12一28之间。压缩比：压缩比也是影响产品性能指标的重要参数。压缩比大，纵向纤维化强度

9、高，拉伸时不易断裂，易于连续生产，其产品强度也较大。压缩比过大，使挤出物太硬，不利于后续工序的正常生产。因此应根据树脂牌号、设备、生产工艺，合理选用压缩比。<2>拉伸温度和拉伸率PTFE微孔膜成型过程，在国外以双向拉伸即延伸的加工方法用得较多。PTFE在常温到327之间均可被拉伸，即低于熔点阶段的拉伸在高弹状态下进行。低温下拉伸会使薄膜破裂，导致拉伸无法进行，而高于327时，PTFE分子间的结晶状态变化成无定形，不能很好得到网状结构，故一般拉伸温度在40一327之间。在生产中，拉伸温度的高低与拉伸率及速度有关，同时也取决于制品的强度与尺寸。温度高，薄膜较柔软易于拉伸，尺寸稳定性好，不易回缩。但是温度过高，制品强度降低，也可导致断裂。拉伸率越大，所需温度较高，因为较低的拉伸温度所需要的拉力较大，当拉力超过被拉制品所能承受的强度时，便会断裂；反之，拉伸率小，温度可低些。温度的不同也直接影响其制品的性能指标，因此，在生产中一定要寻找适合特定工艺与设备的最佳范围。制品的强度、孔径、空隙率是决定制品质量的重要指标，对不同使用环境及使用条件的不同制品，选定其相应生产工艺，以生产相适应的具有孔径小、分布均匀、空隙率高及结节小PTFE薄膜六、操作参数对PTFE薄膜性能的影响。PTFE微孔薄膜在双向拉伸过程及其前道工艺过程中对薄膜的性能影响因素是复杂而多方面的。除了加工设