[发明专利]具有尺寸稳定性的未烧结膨胀聚四氟乙烯复合膜

说明书

提供了形成未烧结双轴膨胀PTFE/热塑性聚合物复合膜的方法。所述方法包括：使可原纤化聚四氟乙烯(PTFE)颗粒和热塑性聚合物颗粒共混，其中，热塑性聚合物颗粒的熔点低于可原纤化PTFE颗粒的熔点。该方法还包括：使共混物成型为带材，并在第一温度下使带材沿第一方向膨胀并加热。以同时进行或相继进行的方式，使膨胀的带材沿第二方向膨胀以形成ePTFE复合膜。该方法不包括烧结温度。ePTFE颗粒和热塑性聚合物颗粒的平均粒径小于1μm。此外，ePTFE复合膜的几何平均基质模量与几何平均基质拉伸强度之比为至少约6，并且绝对尺寸变化百分比小于约1.5％。

技术领域

本公开大致涉及未烧结的尺寸稳定的膨胀型聚四氟乙烯(ePTFE)复合膜、更具体来说包含至少一种热塑性聚合物的ePTFE复合膜。还提供了生成该复合膜的方法。

背景技术

ePTFE膜和ePTFE复合膜可以在使用前经受至少一个烧结步骤，以改进尺寸稳定性。尽管已知高于ePTFE熔点的烧结步骤提供了尺寸稳定性得以提高的ePTFE膜，但是烧结通过降低结晶度并提高无定形物含量对膜产生了有害影响。具有无定形PTFE的膜通常呈现出刚性无定形相，所述刚性无定形相的转变温度为约120℃。如果高于该转变温度，烧结的ePTFE制品的机械性能会下降。例如，对ePTFE膜进行烧结对膜的性质有不利影响，例如，基质模量、尺寸稳定性随时间的损失、以及结晶度的损失。本领域技术人员期望制备由ePTFE延伸的尺寸稳定的多孔膜而无需对ePTFE进行烧结，从而损失结晶度。因此，需要提供在升高温度下随时间推移具有尺寸稳定、表现出高基质模量并且几何平均基质模量与几何平均基质拉伸强度之比相对较高的ePTFE膜和ePTFE复合膜。

发明内容

一个实施方式涉及形成未烧结双轴膨胀ePTFE复合膜的方法。该方法包括：提供共混物，该共混物包含具有第一熔点的第一多个可原纤化聚四氟乙烯(PTFE)颗粒和具有第二熔点的第二多个热塑性聚合物颗粒，第二熔点低于第一熔点。随后，使共混物成型为带材。接着，带材在低于第一熔点的温度下沿第一方向膨胀，随后沿着不同于第一方向的第二方向(例如，正交方向)膨胀。沿第一方向膨胀可以在低于第二熔点的温度下进行，例如，约170℃至约300℃。沿第二方向膨胀可以在高于第二熔点且低于第一熔点的温度下进行，例如，约280℃至约327℃。共混物包含40重量％至79.9重量％的可原纤化PTFE颗粒和20.1重量％至60重量％的热塑性聚合物。ePTFE复合膜的几何平均基质模量与几何平均基质拉伸强度之比可以为至少约6。此外，该方法可以不包括高于327℃的加热步骤。

另一实施方式涉及形成未烧结双轴膨胀ePTFE复合膜的方法。该方法包括：提供包括平均粒径小于1μm的第一多个可原纤化聚四氟乙烯(PTFE)颗粒和平均粒径小于1μm的第二多个热塑性聚合物颗粒。在示例性实施方式中，热塑性聚合物颗粒的平均粒径与可原纤化PTFE颗粒的平均粒径相同，或小于可原纤化PTFE颗粒的平均粒径。此外，热塑性聚合物的熔点低于可原纤化PTFE颗粒的熔点。共混物包含40重量％至79.9重量％的可原纤化PTFE颗粒和20.1重量％至60重量％的热塑性聚合物颗粒。该方法还包括：将共混物与润滑剂一起糊料挤出以形成压延带材，对压延带材进行干燥以去除润滑剂并产生干燥的压延带材，干燥的压延带材在低于热塑性聚合物熔点的温度下沿第一方向膨胀，以形成单轴膨胀的ePTFE复合膜。该方法还包括：将单轴膨胀的多孔ePTFE复合膜加热至高于热塑性聚合物熔点且低于可原纤化PTFE颗粒熔点的温度，并且以同时进行或相继进行的方式使单轴膨胀多孔ePTFE复合膜沿第二方向膨胀，以形成双轴膨胀的ePTFE复合膜，其中，第二方向与第一方向不同。沿第一方向膨胀的步骤的温度可以为约170℃至约300℃，并且加热步骤的温度可以为约280℃至约300℃。使膜沿第二方向膨胀的步骤可以与加热步骤同时进行。该方法可以不包括在可原纤化PTFE颗粒熔点的温度下或高于该熔点的温度下的加热步骤，例如，高于327℃的加热步骤。热塑性聚合物可以包括：聚(乙烯-共-四氟乙烯)(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基(PFA)以及它们的组合。