[发明专利]磨损改进的聚四氟乙烯(PTFE)纤维及其制造方法

说明书

由非‑熔体可加工的聚四氟乙烯颗粒和氧化铝颗粒制备的分散体纺丝氟聚合物纤维。在该含水分散体内Al₂O₃的浓度范围可以是约0.1％‑约5％，且特定的浓度为0.1％,1.0。混合该含水分散体与含有基体聚合物的含水基体聚合物溶液，然后挤出到凝固浴内，所述凝固浴含有使基体聚合物凝固形成携带离子物种的中间纤维结构的离子浓度。烧结该中间纤维结构，使基体聚合物分解，并使聚四氟乙烯颗粒和Al₂O₃颗粒凝结成共混纤维。相对于100％分散体纺丝的聚四氟乙烯纤维，所得共混的氟聚合物纤维显示出改进的性能。

相关申请

本申请要求2013年7月29日提交的标题为“Improved WearPolytetrafluoroethylene(PTFE)Fiber and Method of Making Same”的美国非临时专利申请13/953,401的优先权，其全部内容在本文中通过参考引入。

技术领域

本发明涉及分散体纺丝的氟聚合物纤维，和更特别地由非-熔体可加工的高分子量聚四氟乙烯颗粒和氧化铝颗粒制备的分散体纺丝的氟聚合物纤维。

发明背景

氟聚合物具有诸如极低的摩擦系数，耐磨性和耐化学性，电介质强度，耐温性之类的性能和这些性能的各种组合，这些性能使得氟聚合物可用于许多和各种各样的工业中。例如，在化学加工工业中，氟聚合物用于加衬容器和管道。生物医疗工业已发现氟聚合物可生物相容，和因此已经在人体内以发挥诊断和治疗工序可利用的可植入物部件和器件形式使用它们。在其他应用中，氟聚合物已经替代了石棉和其他高温材料。线材护套是一个这样的实例。现在通常尤其采用原始或填充的氟聚合物组分制造机动车和飞机轴承，密封件，推拉式电缆，皮带和燃料管线。

典型地通过形成含聚(四氟乙烯)颗粒的含水分散体和纤维素醚基体聚合物溶液的纺丝混合物，生产分散体纺丝或湿法聚四氟乙烯(PTFE)纱线。然后在相对低压(例如，小于150磅/英寸²)下将纺丝混合物挤出通过孔隙进入到含有硫酸的凝固溶液内，使基体聚合物凝固并形成中间纤维结构。该中间纤维结构一旦洗涤不含酸和盐，则在一系列的加热辊上穿过，以干燥纤维结构并烧结PTFE颗粒成连续的PTFE长丝纱线。烧结中间PTFE纤维结构引起该结构内PTFE颗粒聚结并缠结，进而形成连续PTFE长丝纤维。

发明概述

本发明涉及分散体纺丝的氟聚合物纤维，它包括非-熔体可加工的高分子量聚四氟乙烯颗粒和氧化铝(Al₂O₃)颗粒的共混物。通过形成Al₂O₃颗粒和非-熔体可加工聚四氟乙烯颗粒的含水分散体，制备氟聚合物纤维，其中聚四氟乙烯颗粒具有小于约2.4的标准比重(SSG)。在该含水分散体内Al₂O₃的浓度范围可以是约0.1％-约5％且比浓度为0.1％-约1.0％。将聚四氟乙烯颗粒和Al₂O₃颗粒的含水分散体与含有基体聚合物的含水的基体聚合物溶液相混合，所述基体聚合物选自甲基纤维素，羟乙基纤维素，甲基羟丙基纤维素，羟丙基甲基纤维素，羟丙基纤维素，乙基纤维素和羧甲基纤维素。然后将该混合物挤出到凝固浴内，所述凝固浴含有使基体聚合物凝固形成携带离子物种的中间纤维结构的离子浓度。之后，烧结该中间纤维结构，使基体聚合物分解，并使聚四氟乙烯颗粒和Al₂O₃颗粒凝结成共混的纤维。所得共混的氟聚合物纤维，显示出改进的性能(相对于100％分散体纺丝的聚四氟乙烯纤维)适合于在轴承，轴衬，织物，皮带，隔膜，涂层，过滤器和密封件中使用。

详细说明