首页 » 口罩用新型纳米滤材PTFE微孔薄膜的制作工艺、常规制作过程及应用
口罩用新型纳米滤材PTFE微孔薄膜的制作工艺、常规制作过程及应用
发布时间:2023-05-30 13:24 来源:网络
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。
PTFE微孔膜的前道工艺：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。
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，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。
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%-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，能很好得到网状结构，故一般拉伸温度在40-327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。
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。除了加工设备的性能、拉伸温度和拉伸率外，其他影响因素有：操作温度、操作湿度。
PTFE薄膜对温度的影响特别敏感，不同的操作温度可以形成薄膜的不同性能。这不仅在拉伸过程中，在PTFE树脂加工和中间工艺过程中，温度都是至关重要的操作参数。
湿度是与温度相关的，离开温度，湿度从谈起。环境湿度对薄膜也有一定影响。
PTFE微孔薄膜应用优势
过滤特性
█从“深层过滤”过度到“表面过滤”；█过滤精度高，未来很好应对PM2.5问题；█运行阻力低，滤袋两侧阻力在300~500Pa；口初始阻力高200~400Pa口正常运行阻力低█易清灰；█可以应对部分“湿工况”；█极端工况可以清洗。
聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜的应用
聚四氟乙烯微孔膜具有很多特性，如:不吸水，熔点高为327，使用温度范200-260，即热稳定性，摩擦系数小耐许多高腐蚀性介质，耐气候性及抗电性等，这些特性决定了它在多个领域的应用，我们简要介绍聚四氟乙烯微孔膜在环保、服装、生物医药三大领域的应用。
聚四氟乙烯微孔膜在环保领域的应用
在环保领域，聚四氟乙烯微孔膜主要应用于滤料，并应用与袋式除尘器，在防治烟尘及超细粉尘对大气的污染方面获得高度成功。
聚四氟乙烯微孔膜在服装领域的应用
聚四氟乙烯微孔膜是在一定的工艺条件下经机械拉伸纤维膨化制得的一种致密而又多空的薄膜。该微孔膜每平方英寸能达到几十亿个微孔，利用这种结构可以达到优秀的防风防水防湿性能。并能过滤细菌，具有防护功能。因此可制成服装、鞋帽、帐篷等。
聚四氟乙烯微孔膜在生物医药领域的应用
在医药、生物工程领域的无菌过滤中，聚四氟乙烯微孔膜因其无相变、高效、节能、工艺简便、无二次污染等优点，正获得越来越广泛的应用。主要制成膜分离设备等。
目前市场上大多数采用熔喷无纺布的防护口罩，其过滤PM2.5及病毒的机理是静电吸附，口罩一旦沾水，过滤功能即失效，因此需要每4小时更换一个，使用寿命较短。纳米膜材料作为口罩滤材，其效果比熔喷布更好，且可以反复使用。佩戴后只要用65-68的温水浸泡（不能手搓）10分钟，或者用75%浓度的酒精均匀涂抹在口罩表面，然后等口罩自然风干，即可再次使用。
PTFE微孔膜的前道工艺：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。
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，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。
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%-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，能很好得到网状结构，故一般拉伸温度在40-327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。
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。除了加工设备的性能、拉伸温度和拉伸率外，其他影响因素有：操作温度、操作湿度。
PTFE薄膜对温度的影响特别敏感，不同的操作温度可以形成薄膜的不同性能。这不仅在拉伸过程中，在PTFE树脂加工和中间工艺过程中，温度都是至关重要的操作参数。
湿度是与温度相关的，离开温度，湿度从谈起。环境湿度对薄膜也有一定影响。
PTFE微孔薄膜应用优势
过滤特性
█从“深层过滤”过度到“表面过滤”；█过滤精度高，未来很好应对PM2.5问题；█运行阻力低，滤袋两侧阻力在300~500Pa；口初始阻力高200~400Pa口正常运行阻力低█易清灰；█可以应对部分“湿工况”；█极端工况可以清洗。
聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜的应用
聚四氟乙烯微孔膜具有很多特性，如:不吸水，熔点高为327，使用温度范200-260，即热稳定性，摩擦系数小耐许多高腐蚀性介质，耐气候性及抗电性等，这些特性决定了它在多个领域的应用，我们简要介绍聚四氟乙烯微孔膜在环保、服装、生物医药三大领域的应用。
聚四氟乙烯微孔膜在环保领域的应用
在环保领域，聚四氟乙烯微孔膜主要应用于滤料，并应用与袋式除尘器，在防治烟尘及超细粉尘对大气的污染方面获得高度成功。
聚四氟乙烯微孔膜在服装领域的应用
聚四氟乙烯微孔膜是在一定的工艺条件下经机械拉伸纤维膨化制得的一种致密而又多空的薄膜。该微孔膜每平方英寸能达到几十亿个微孔，利用这种结构可以达到优秀的防风防水防湿性能。并能过滤细菌，具有防护功能。因此可制成服装、鞋帽、帐篷等。
聚四氟乙烯微孔膜在生物医药领域的应用
在医药、生物工程领域的无菌过滤中，聚四氟乙烯微孔膜因其无相变、高效、节能、工艺简便、无二次污染等优点，正获得越来越广泛的应用。主要制成膜分离设备等。
目前市场上大多数采用熔喷无纺布的防护口罩，其过滤PM2.5及病毒的机理是静电吸附，口罩一旦沾水，过滤功能即失效，因此需要每4小时更换一个，使用寿命较短。纳米膜材料作为口罩滤材，其效果比熔喷布更好，且可以反复使用。佩戴后只要用65-68的温水浸泡（不能手搓）10分钟，或者用75%浓度的酒精均匀涂抹在口罩表面，然后等口罩自然风干，即可再次使用。