[发明专利]熔融挤出流延法制备聚氟乙烯薄膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔融挤出流延法制备聚氟乙烯薄膜的工艺，属于聚合物加工领域。

背景技术

聚氟乙烯(Polyvinyl Fluorite，简称PVF)是一类由乙烯分子中氢原子被氟原子取代后的衍生物合成的聚合物，其分子式的重复结构单元为(-CH₂CHF-)，它是氟树脂中密度最小、含氟量最少，也是氟树脂中成本较低的一个品种。PVF薄膜制品具有氟材料的许多优良特性，如耐腐蚀、耐磨、自润滑性、介电性和卓越的耐紫外线、耐候性等，广泛地应用于建筑外包装、太阳能电池、防腐覆面材料等领域。

由于PVF树脂的分子链之间存在氢键，熔融温度(190～200℃)与分解温度(210～220℃)很接近，通常在熔融过程中就伴随着分解，传统的熔融挤出加工方法对PVF薄膜并不适用。目前已有的聚氟乙烯薄膜的制备方法有溶液流延法、改良的挤压法、无溶剂加工法和压延法。溶液流延法虽然工艺过程简单，实施方便，但要求溶液浓度低、耗能高、生产效率低。改良的挤压法制备的薄膜厚度均匀、透明度高；但该方法生产周期长，制得的薄膜强度较低，生产无法连续进行，设备费用极为昂贵。无溶剂加工法是一种不用溶剂直接熔融挤出成膜的方法，该工艺设备费用小、耗能低、工艺简单，且产品纵横强度均匀。但该方法只适用于美国Diamond Shamroch公司研制的Dalvor X-6500系列改性共聚聚氟乙烯树脂。压延法一般不适合于结晶型聚合物，由于聚氟乙烯是部分结晶的聚合物，用压延法成膜有一定困难，至今报导不多。

发明内容

本发明的目的在于采用一种新型的凝胶熔融挤出流延工艺制备PVF高性能薄膜。其特点是解决了聚氟乙烯易高温分解、无法熔融挤出加工的难题，实现了聚氟乙烯的低温熔融流延；同时避免了湿法制备PVF薄膜生产速度慢、投资大、耗能高、效率低的缺陷。

本发明的目的是由以下技术措施实现的，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

熔融挤出流延法制备聚氟乙烯薄膜的工艺包括下述工艺步骤：

1、在100份聚氟乙烯树脂中加入50～300份溶剂，于40～90℃温度下用高速混合机搅拌制成高固含量的凝胶。

2、将上述凝胶在50～190℃温度下采用排气式双螺杆挤出机进行熔融挤出流延，熔膜通过水槽冷却成膜，冷却水温度介于10～30℃之间。

3、在一定的张力下，采用热风或红外加热通道将流延膜进行干燥，脱除溶剂；干燥温度介于80～200℃之间，使得薄膜中最终的溶剂含量小于5％。

4、需要进一步拉伸的流延膜，则在冷却之后进行先纵向、后横向的两步拉伸，拉伸温度介于80～160℃之间，双向拉伸倍数均介于1.2～5倍之间。拉伸后的薄膜需在张力条件下进行干燥定型。

5、定型后的薄膜自然冷却后切边、收卷即为聚氟乙烯薄膜成品。

其中，PVF树脂的选择范围很广，可选粘均分子量介于200,000～700,000之间任何一种树脂。

溶剂可选具有较大偶极距的γ-丁内酯、DMF、DMAc、DMP中的任何一种或这些溶剂按照一定比例配制的混合溶剂。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、本发明采用高固含量凝胶低温挤出流延不仅解决了聚氟乙烯直接熔融挤出导致的高温分解问题，相对于溶液流延制膜工艺，生产周期短、节约能源，且设备投资少，工艺简单。

2、本发明中的聚氟乙烯凝胶可以直接利用排气双螺杆一步成型制得成品薄膜，且该流延膜拉伸性能优异，可进一步进行双向拉伸。

3、本发明采用凝胶挤出流延法成膜，直接获得的流延膜厚度范围大、且可随意调整；双向拉伸后的薄膜则强度、模量高，透明度好。

具体的实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要指出的是实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。

实施例一：

在10kg分子量为320,000的PVF树脂加入20kg的γ-丁内酯中，55℃下于高速混合机中搅拌制成PVF凝胶。将凝胶取出装入排气双螺杆挤出机的计量喂料器中熔融流延成膜，挤出温度为125～165℃，冷却水温度为15℃，红外干燥温度为175℃。成品薄膜的厚度为60μm，宽幅为600mm。

实施例二：

在10kg分子量为440,000的PVF树脂加入18kg的DMF，78℃下于高速混合机中搅拌制成PVF凝胶。将凝胶取出装入双螺杆挤出机的计量喂料器中熔融流延成膜，挤出温度为115～145℃，冷却水温度为15℃。冷却后的薄膜经过纵向拉伸(温度：125℃、拉伸比：2.5)和横向拉伸(温度：140℃、拉伸比：3)后，在持续张力下通过红外加热干燥(温度：185℃)成膜。成品薄膜的厚度为28μm，宽幅为1500mm，拉伸强度为76Mpa，透光率为94％。