一种高透气聚四氟乙烯薄膜及其制备方法和模具
技术领域
本发明属于高分子微孔薄膜技术领域，具体涉及一种高透气聚四氟乙烯薄膜及其制备方法和模具。
背景技术
微孔薄膜是以聚四氟乙烯为原料，经过膨化拉伸后形成一种具有微孔性的薄膜，将此薄膜用特殊工艺覆合在各种织物和基材上，成为新型过滤材料，该膜孔径小，分布均匀，孔隙率大，在保持空气流通的同时，可以过滤包括细菌在内的所有尘埃颗粒，达到净化且通风的目的，它广泛应用于制药、生化、微电子和实验室耗材等领域。
聚四氟乙烯微孔膜在使用过程中，透气率是非常关键的指标，提升PTFE微孔薄膜的透气率和透气均匀性是目前行业内共同的目标。常规的薄膜制备工艺为将聚四氟乙烯树脂与油剂混合后，往制坯机中填料，压制后，形成密实程度一致的坯体，通过圆口模推挤，压延、纵横向异步拉伸制成薄膜，但采用圆口模的挤出方式，薄膜的纤维化程度提升十分有限，薄膜的透气、均匀性均有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种透气、均匀性高的聚四氟乙烯薄膜及其制备方法和模具。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高透气聚四氟乙烯薄膜的制备模具，所述模具的挤出口模的出口为扁口，所述口模段内设置有n个间隔板，所述n个间隔板将所述口模内的至少一部分分隔为n+1个隔开的挤出段，所述n≥1。
进一步地，所述模具的挤出口模的出口形状为长方形。
进一步地，所述n个间隔板平行设置，相邻两个间隔板的间距相同或不同，当将间隔板的间距都设置一样时，生产出来的薄膜也都相同，若需要生产出来的薄膜不一样时，可以根据具体需求来设置间隔板的间距，不同的间距生产出来的薄膜的厚度、纤维化程度和孔径也都不同，从而可以在满足薄膜高透气性能的基础上一次生产出不同规格的薄膜。
进一步地，所述长方形的长度为L，宽度为H，所述n个间隔板沿长度方向设置。
进一步地，所述长度L为100mm，宽度H为20mm，n为1；或者长度L为150mm，宽度H为30mm，n为2；或者长度L为180mm，宽度H为36mm，n为3。
一种高透气聚四氟乙烯薄膜的制备方法，将坯体通过上述的制备模具的挤出口模挤出后制得聚四氟乙烯薄膜。
进一步地，所述坯体的制备过程为：将聚四氟乙烯树脂与油剂混合后，陈化一段时间，往制坯机中填料，压制后形成所述坯体。
进一步地，所述油剂为航空煤油、石油醚、异构烷烃中的一种。
进一步地，将坯体通过所述制备模具的挤出口模挤出后得到多层片材，经过压光呈一定厚度的薄片，通过纵横向同步或异步拉伸，制成聚四氟乙烯薄膜。
一种高透气聚四氟乙烯薄膜，所述聚四氟乙烯薄膜通过上述的方法制备得到。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)本发明坯体采用有间隔板的模具挤出，能够增大PTFE与模具间的剪切，可以有效提升挤出段PTFE的纤维化程度，可以在不改变薄膜厚度，保持力学性能的情况下，充分提升薄膜的透气性和均匀性；
(2)本发明模具中，模具出口的宽度(L)、高度(H)以及间隔板的数量，可以根据不同的产品进行具体设计和选择，根据薄膜透气性能的需要，合理设计模具的宽度、高度和间隔板的数量，能够使得不同类薄膜性能下，纤维化程度最高，性能最优；
(3)本发明相邻两个间隔板的间距相同或不同，当将间隔板的间距都设置一样时，生产出来的薄膜也都相同，若需要生产出来的薄膜不一样时，可以根据具体需求来设置间隔板的间距，不同的间距生产出来的薄膜的厚度、纤维化程度和孔径也都不同，从而可以在满足薄膜高透气性能的基础上一次生产出不同规格的薄膜。
附图说明
图1是本发明高透气聚四氟乙烯薄膜的制备模具的俯视图。
图2是本发明高透气聚四氟乙烯薄膜的制备模具出口主视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
结合图1-2，一种高透气聚四氟乙烯薄膜的制备模具，所述模具的挤出口模的出口为扁口，所述口模段内设置有n个间隔板，所述n个间隔板将所述口模内的至少一部分分隔为n+1个隔开的挤出段，所述n≥1。
优选地，结合图2，所述模具的挤出口模的出口形状为长方形。
优选地，所述n个间隔板平行设置，相邻两个间隔板的间距相同或不同。
优选地，所述长方形的长度为L，宽度为H，即模具出口的宽度为L、高度为H，所述n个间隔板沿长方形长度方向设置，图2即为图1中出口(图1的下端部)主视图。
一种高透气聚四氟乙烯薄膜的制备方法，首先将聚四氟乙烯树脂与油剂混合后，在陈化箱中低温陈化一定时间，往制坯机中填料，经由制坯机压制成圆柱形坯体，然后将坯体通过上述的制备模具的挤出口模挤出后得到多层片材，挤出过程能够增加片层与模具间的剪切(挤搓、挤压)作用，提高纤维化程度，经过压光呈一定厚度的薄片，最后通过纵横向同步或异步拉伸，制成聚四氟乙烯薄膜。
优选地，所述油剂为航空煤油、石油醚、异构烷烃中的一种。
在膜过滤材料上，一直以追求高效率，低阻力为目标，PTFE薄膜起关键的作用，常规理解，膜薄了，透气性能增加，阻力就低了，但其效率也会降低，还伴随力学性能降低；膜厚了，力学性能、过滤效率都会增加，但阻力也会上升，本发明从薄膜成型的挤出段着手，增大纤维化程度，使得薄膜“节点-纤维”结构中，节点的比例降低，纤维的密集度增加，形成更多的微孔，从而提升透气性、均匀性。
提升微孔膜透气、均匀性，与模头挤出工艺环节中PTFE糊膏的纤维化程度、纤维化分布状态密切相关。挤出成形后PTFE糊膏的纤维化程度越高、纤维化分布状态越均匀，则经拉伸工艺后成品薄膜的透气率越高、透气均匀性越好。纤维化指的是PTFE分散树脂颗粒内的微粒子在剪切力的作用下呈一定方向规则排列形成纤维状的现象。
以下通过具体实施例和对比例举例说明本发明的具体实施方法和效果。
具体实施例1
选取大金F104聚四氟乙烯分散树脂，将航空煤油与聚四氟乙烯分散树脂按16:100质量比例混合，在35℃陈化18h后，制成圆柱形坯体，将坯体置于挤出腔体，采用模具的宽度L为100mm，高度H为20mm，间隔板数为1的异型模具挤出，挤出的两层片材，同步进入压光辊，形成厚度为200μm的片材，脱油后，在拉伸比为5倍，温度320℃，拉伸线速度为20m/min条件下被双向拉伸，成品膜的孔径为0.68μm，厚度为18μm，透气为98.5L/dm2·min。
具体实施例2
选取杜邦605TX聚四氟乙烯分散树脂，将航空煤油与聚四氟乙烯分散树脂按20:100质量比例混合，在45℃陈化18h后，制成圆柱形坯体，将坯体置于挤出腔体，采用模具的宽度L为150mm，高度H为30mm，间隔板数为2的异型模具挤出，挤出的三层片材，同步进入压光辊，形成厚度为220μm的片材，脱油后，在拉伸比为6倍，温度350℃，拉伸线速度为22m/min条件下被双向拉伸，成品膜的孔径为0.78μm，厚度为25μm，透气为88.5L/dm2·min。
具体实施例3
选取杜邦601X聚四氟乙烯分散树脂，将石油醚与聚四氟乙烯分散树脂按25:100质量比例混合，在40℃陈化24h后，制成圆柱形坯体，将坯体置于挤出腔体，采用模具的宽度L为180mm，高度H为36mm，间隔板数为3的异型模具挤出，挤出的四层片材，同步进入压光辊，形成厚度为280μm的片材，脱油后，在拉伸比为8倍，温度350℃，拉伸线速度为30m/min条件下被双向拉伸，成品膜的孔径为0.85μm，厚度为20μm，透气为90.5L/dm2·min。
对比例1
选取大金F104聚四氟乙烯分散树脂，将航空煤油与聚四氟乙烯分散树脂按16:100质量比例混合，在35℃陈化18h后，制成圆柱形坯体，将坯体置于挤出腔体，采用模具的宽度L为100mm，高度H为20mm，间隔板数为0的异型模具挤出，挤出的一层片材，同步进入压光辊，形成厚度为200μm的片材，脱油后，在拉伸比为5倍，温度320℃，拉伸线速度为20m/min条件下被双向拉伸，成品膜的孔径为0.48μm，厚度为16μm，透气为78.5L/dm2·min。
通过具体实施例1和对比例1的对比可知，采用本发明的制备方法制得的成品膜的透气性能更优。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
