[发明专利]一种高填料填充量聚四氟乙烯复合膜材料的制备方法

说明书

本发明是一种制备高填料填充量聚四氟乙烯复合膜材料的方法，其主要内容是通过高速混合、冷压成坯、烧结成型、车削成膜、压延后处理的方法制备一种无机填料填充量高达20wt%以上的聚四氟乙烯复合膜材料，并通过对多种不同功能无机填料分散形态的设计和制备工艺的调控制备出膜结构可控、力学性能、导电性能、导热性能和耐磨损性能优良的无机填料/聚四氟乙烯复合膜材料。本发明的高填料填充量聚四氟乙烯复合膜材料具有膜结构可控、力学性能优良、功能性灵活可调、设备工艺简单、适合产业化的优点，在高性能化、功能化的PTFE复合膜材料领域具有显著的研究价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高填料填充量聚四氟乙烯复合膜材料的制备方法，更具体的说是涉及一种无机填料填充量高达20wt%以上、无机填料分散形态及复合膜结构可控、功能可调、设备工艺简单、力学性能优良、可产业化的高填料填充量聚四氟乙烯复合膜材料的制备方法，属于高性能聚四氟乙烯复合膜材料技术领域。

背景技术

聚四氟乙烯（PTFE）作为特种工程塑料，自1938年美国科学家R.S.Plunkett在研究氟利昂致冷剂的过程中发现了具有“塑料王”之称的PTFE以来^[1], PTFE的研制、生产、加工及应用受到了广泛的关注。由于PTFE特殊的化学结构，它具有优异的高低温性能和化学稳定性，极好的电绝缘性、非粘附性、耐候性、不燃性以及良好的润滑性，目前已被广泛应用于航空航天、石油化工、电子通讯、机械、建筑、轻纺等工业部门，并日益深入到人们的日常生活中，成为现代科学技术军工和民用中解决许多关键技术和提高生产技术水平不可或缺的材料^[2,3]。根据合成方法不同，目前PTFE主要有三类产品，分为悬浮树脂、分散树脂和浓缩分散液，这三类产品均可制备聚四氟乙烯薄膜用于进一步加工制造机电、电子行业的高级电绝缘衬垫、护套、减磨材料、化工防腐材料及电线电缆绝缘层等。

现有聚四氟乙烯膜材料多采用悬浮树脂烧结车削制备，但纯聚四氟乙烯车削薄膜硬度低、质地软、抗蠕变性能差、易形变，且其导热性能差、线性热膨胀系数大，因而易膨胀开裂，影响正常使用。采用无机填料填充改性PTFE可显著改善PTFE导热性能差、抗蠕变性能差、不耐磨损的缺点，大大扩展了PTFE的应用范围。目前，国内制备的无机填料/PTFE复合膜材料多采用车削法，填料填充量一般低于20wt%。例如赵晖^[4]等将PTFE悬浮细粉和2~20wt%的纳米级的高纯超细硅微粉或钛白粉进行捣碎、混合、搅拌、过筛、压制成型，再经烧结、车削、裁切加工获得介电常数为2.5~20的高介电常数聚四氟乙烯复合薄膜。吴东建^[5]将4~6wt%纳米二氧化钛、1~2wt%纳米氧化锌与PTFE共混以车削法制得抗静电PTFE复合薄膜。但以上方法填料的种类、形态单一，且含量较小，对PTFE性能提高有限，难以实现PTFE复合膜材料在电子信息、电磁屏蔽、耐磨等领域的应用。因此，发展具有多种不同功能和形态的无机填料填充改性PTFE，并提高填料填充量以获得性能满足要求的多功能化PTFE复合膜材料具有广阔的应用前景。但由于PTFE高压易开裂、熔融不流动、与无机填料相容性差的缺点，传统车削法制备填料量大于20wt%的PTFE复合毛坯在高压压制成型时易开裂，车削时团聚的大颗粒填料会损刀影响膜外观，进而影响复合膜材料的性能。因此，传统制备高填料填充量PTFE复合膜材料一般采用浇铸法^[6,7]，但此法以水为溶剂，需在原料中添加多种改性剂以获得稳定的混合浆料，带来添加剂去除等困难，且设备要求高、工艺繁琐，目前国内大多数PTFE加工厂家的设备难以达到生产要求。为解决这一问题，发展高填料填充量聚四氟乙烯复合膜材料制备新技术，以期使无机填料在PTFE中均匀分布，同时提高复合薄膜的致密度，实现PTFE复合薄膜结构灵活可控并兼具优良的力学性能、电性能、耐磨损性能等，对高性能化、功能化PTFE薄膜的开发和应用具有重要意义。

参考文献

[1] 钱知勉编.塑料性能应用手册[M].上海:上海科学技术文献出版社1988:285-286.

[2] 钱知勉. 氟树脂性能与加工应用[J].化工生产与技术,2004,11(4):1-8.