一种聚四氟乙烯纤维膜技术领域
本发明涉及一种聚四氟乙烯纤维膜的制备方法及用于该制备方法的预拉伸装置，
属于聚四氟乙烯的机械设备制造技术领域。
背景技术
制备聚四氟乙烯纤维膜的现有技术中以拉伸法最为成熟。如申请号200610026648.1 的中国发明专利所述的一种聚四氟乙烯长纤维的制造方法，它选择100％聚四氟乙烯为原料，使用了螺旋式挤压机、压延机、拉伸机、加热拉伸机、分切机、加捻机、挤压拉伸机、收卷机等加工设备，通过以下方法制造：首先在螺旋式挤压机投入聚四氟乙烯进行挤压，螺旋式挤压机的工作温度为325 ～ 420℃、转速为3 ～ 100r/min，经螺旋式挤压机后进入压延机压延，压延机的工作温度为10 ～ 50℃、线速度为0.5 ～ 1m/min，接着进入拉伸机拉伸，拉伸机工作温度为10 ～ 50℃、线速度为0.3 ～ 1.2m/min，接着进入加热拉伸机
加热拉伸，加热拉伸机工作温度为130 ～ 190℃、线速度为0.4 ～ 1.5m/min，后再进入加热拉伸机加热拉伸，加热拉伸机工作温度为190 ～ 220℃、线速度为0.5 ～ 1.1m/min，接着通过分切机分切，分切机线速度为1 ～ 2m/min，后由加捻机加捻成束，加捻机线速度为1.1 ～2.1m/min，接着进入挤压拉伸机实施粗拉，挤压拉伸机工作温度为30 ～ 80℃、线速度为4 ～6m/min，后再进入挤压拉伸机进行细拉，挤压拉伸机工作温度为80 ～ 120℃、线速度为6 ～15m/min，最后进入加热拉伸机加热拉伸，加热拉伸机工作温度为160 ～ 265℃、线速度为5 ～ 15m/min，接着由收卷机收卷，即获得聚四氟乙烯长纤维成品。上述专利中涉及到了生料带的制取，以及对于该生料带的拉伸工艺。在现有技术中，先通过挤压机挤压出棒状的聚四氟乙烯长条，然后将该长条通过压延机压延成生料带。这种生料带在拉伸的时候往往出现拉伸不均匀的情况，制得的膜不仅透气透湿量小其自身的强度又不高。透气透湿量与膜的强度是一组矛盾，这是本领域的公知技术。通常膜越薄透气透湿效果好，但是其强度差；膜越厚透气透湿效果差，但是其强度高。好产品就要保证一定的透气透湿效果，还要保证一定的强度。因此，现有技术制备的聚四氟乙烯纤维膜往往强度不够或者是透气透湿效果差。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题，提供一种聚四氟乙烯纤维膜。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种聚四氟乙烯纤维膜的制备方法，它包括以下步骤：
①混合：在聚四氟乙烯微粉中混入低表面张力润滑油，加入量为聚四氟乙烯微粉质量
的10 ～ 30% ；
②筛分：用10 ～ 30 目筛对上述混料进行筛分；
③预成型：将经筛分的混料置于20 ～ 40℃的温度下20 ～ 28 小时；
④挤出：使用挤压机将上述预成型的原料挤出，挤压参数如下，挤出速度5 ～ 15mm/
min，挤出直径15 ～ 25mm，口膜长径比L/D 为20 ～ 40，锥角30 ～ 50°，压缩比140 ～ 160 ；
⑤压延：使用压延机对挤出后的原料进行压延，压延时压辊温度控制为140 ～ 180℃ ；
制得生料带；
⑥除润滑剂：在稍高于所述低表面张力润滑油的沸点的温度下对所述生料带干燥处理
18 ～ 24 小时，除去所述低表面张力润滑油；
⑦预拉伸：对已除去低表面张力润滑油的生料带进行横向的中间预拉伸；
⑧拉伸定型：对经过预拉伸的生料带进行首次横向拉伸，首次热定型，二次横向拉伸，
二次热定型，二次热定型后制得聚四氟乙烯纤维膜；拉伸定型时控制参数如下，首次横向拉
伸速率10 ～ 60mm/s，拉伸倍数2 ～ 10，首次热定型温度200 ～ 250℃ ；二次横向拉伸为对经过首次横向拉伸后的生料带再拉伸50 ～ 200 倍，拉伸速率40 ～ 100 mm/s，二次热定型温度控制为250 ～ 300℃。
本发明人对现有技术分析后得到的结果是，现有技术中的生料带在拉伸时中间部
位拉伸程度不够，而近边缘又拉伸过度，这导致了膜的厚薄不均匀；由于中间部分过厚，因
此透气透湿效果差，而边缘拉伸过度，因此其强度达不到要求。而本发明人改进了技术，在
拉伸前加入了预拉伸的步骤，使得现有技术中难以被拉伸的中间部位预先被拉伸，那么在
接下来的拉伸步骤中能有效改善拉伸不均匀的状况。使聚四氟乙烯纤维膜拉伸地更为均
匀，质量得到提高。
作为上述技术方案的优选，在挤出步骤中，控制挤压参数如下，挤出速度5 ～
15mm/min，挤出直径15 ～ 25mm，口膜长径比L/D 为20 ～ 40，锥角30 ～ 50°，压缩比140 ～160。
作为上述技术方案的优选，在拉伸定型步骤中，拉伸定型时控制参数如下，首次横
向拉伸速率10 ～ 60mm/s，拉伸倍数2 ～ 10，首次热定型温度200 ～ 250℃ ；二次横向拉伸为对经过首次横向拉伸后的生料带再拉伸50 ～ 200 倍，拉伸速率40 ～ 100 mm/s，二次热定型温度控制为250 ～ 300℃。
作为上述技术方案的优选，预拉伸步骤中，所述预拉伸倍率为2 ～ 5 倍。
作为上述技术方案的优选，所述的中间段为生料带中间的1/3 到2/3 部分。
作为上述技术方案的优选，预拉伸步骤中，所述生料带的中间段进行横向的预拉
伸是采用压辊压住中间段的边缘然后横向拉伸。
作为上述技术方案的优选，预拉伸步骤中，所述生料带的中间段进行横向的预拉
伸是采用刻有螺纹的辊子进行的横向拉伸。
本发明具有以下有益效果：
本发明经过了预拉伸步骤，能有效改善聚四氟乙烯生料带在拉伸时各部分的拉伸力的
均匀分配，同时也能改变聚四氟乙烯生料带的微观结构，使其各部位的强度和透气透湿效
果都趋于统一并达到一较为理想的程度。
附图说明
图1 是本发明实施例一的预拉伸示意图；
图2 是本发明实施例二的预拉伸示意图。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人
员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本
发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例一
一种聚四氟乙烯纤维膜，它经过以下步骤制成：
①混合：在聚四氟乙烯微粉中混入低表面张力润滑油，加入量为聚四氟乙烯微粉质量
的15% ；
②筛分：用20 目筛对上述混料进行筛分；
③预成型：将经筛分的混料置于30℃的温度下24 小时；
④挤出：使用挤压机将上述预成型的原料挤出，挤压参数如下，挤出速度10mm/min，挤
出直径20mm，口膜长径比L/D 为30，锥角40 ～°，压缩比150 ；
⑤压延：使用压延机对挤出后的原料进行压延，压延时压辊温度控制为160℃ ；制得生
料带；
⑥除润滑剂：在稍高于所述低表面张力润滑油的沸点的温度下对所述生料带干燥处
理，除去所述低表面张力润滑油；
⑦预拉伸：对已除去低表面张力润滑油的生料带进行横向的中间预拉伸；
⑧拉伸定型：对经过预拉伸的生料带进行首次横向拉伸，首次热定型，二次横向拉伸，
二次热定型，二次热定型后制得聚四氟乙烯纤维膜；拉伸定型时控制参数如下，首次横向拉
伸速率20mm/s，拉伸倍数为5，首次热定型温度200℃ ；二次横向拉伸为对经过首次横向拉伸后的生料带再拉伸100 倍，拉伸速率80 mm/s，二次热定型温度控制为250℃。
如图1 所示，所述生料带的中间段进行横向的预拉伸是采用压辊压住中间段的边
缘然后横向拉伸。所述的中间段为生料带中间的1/3 到2/3 部分。
实施例二
一种聚四氟乙烯纤维膜，它经过以下步骤制成：
①混合：在聚四氟乙烯微粉中混入低表面张力润滑油，加入量为聚四氟乙烯微粉质量
的15% ；
②筛分：用20 目筛对上述混料进行筛分；
③预成型：将经筛分的混料置于30℃的温度下24 小时；
④挤出：使用挤压机将上述预成型的原料挤出，挤压参数如下，挤出速度10mm/min，挤
出直径20mm，口膜长径比L/D 为30，锥角40 ～°，压缩比150 ；
⑤压延：使用压延机对挤出后的原料进行压延，压延时压辊温度控制为160℃ ；制得生
料带；
⑥除润滑剂：在稍高于所述低表面张力润滑油的沸点的温度下对所述生料带干燥处
理，除去所述低表面张力润滑油；
⑦预拉伸：对已除去低表面张力润滑油的生料带进行横向的中间预拉伸；
⑧拉伸定型：对经过预拉伸的生料带进行首次横向拉伸，首次热定型，二次横向拉伸，
二次热定型，二次热定型后制得聚四氟乙烯纤维膜；拉伸定型时控制参数如下，首次横向拉
伸速率20mm/s，拉伸倍数为5，首次热定型温度200℃ ；二次横向拉伸为对经过首次横向拉伸后的生料带再拉伸100 倍，拉伸速率80 mm/s，二次热定型温度控制为250℃。
如图2 所示，所述生料带的中间段进行横向的预拉伸是采用刻有螺纹的辊子进行
的横向拉伸。所述的中间段为生料带中间的1/3 到2/3 部分。
对比例
一种聚四氟乙烯纤维膜的制备方法，它包括以下步骤：
①混合：在聚四氟乙烯微粉中混入低表面张力润滑油，加入量为聚四氟乙烯微粉质量
的15% ；
②筛分：用20 目筛对上述混料进行筛分；
③预成型：将经筛分的混料置于30℃的温度下24 小时；
④挤出：使用挤压机将上述预成型的原料挤出，挤压参数如下，挤出速度10mm/min，挤
出直径20mm，口膜长径比L/D 为30，锥角40 ～°，压缩比150 ；
⑤压延：使用压延机对挤出后的原料进行压延，压延时压辊温度控制为160℃ ；制得生
料带；
⑥除润滑剂：在稍高于所述低表面张力润滑油的沸点的温度下对所述生料带干燥处
理，除去所述低表面张力润滑油；
⑧拉伸定型：对已除去低表面张力润滑油的生料带进行首次横向拉伸，首次热定型，
二次横向拉伸，二次热定型，二次热定型后制得聚四氟乙烯纤维膜；拉伸定型时控制参数如
下，首次横向拉伸速率20mm/s，拉伸倍数为5，首次热定型温度200℃ ；二次横向拉伸为对经过首次横向拉伸后的生料带再拉伸100 倍，拉伸速率80 mm/s，二次热定型温度控制为
250℃。
下表所示为本发明实施例三与对比例制得的产品的数据对比表
上表中，由于实施例与对比例的拉伸参数是相同的，所以其总拉伸程度是接近的，其总
的透气透湿量相差不大，但是其强度有所差别，主要表现在断裂伸长率和拉伸强度上。这也
说明了本发明的聚四氟乙烯纤维膜的强度大于现有技术制备的聚四氟乙烯纤维膜。这是由
于本发明的拉伸更为均匀。而拉伸均匀与否与总的孔隙率关系不大，也与总的透气透湿量
相差不大。从微观上讲，本发明制备的聚四氟乙烯纤维膜各孔径的大小差别相对不大，而现
有技术制备的聚四氟乙烯纤维膜各孔径的差别较大。
上表中，透湿量采用GB/T12704-1991 吸湿法测定；透气量采用GB/T 5453-1997 进
行测量；断裂伸长率的计算方法如下：
断裂伸长率= △ L/L0*100%，原长L0, 在轴向拉力作用下, 变形后的断裂长度为L，于
是断裂伸长△ L=L-L0 ；
拉伸强度的计算方法如下：
σt = p /( b×d) ，σt 为拉伸强度（MPa）；p 为最大负荷（N）；b 为试样宽度（mm）；
d 为试样厚度（mm）。