简述膨体聚四氟乙烯(ePTFE)微孔薄膜的制作及应用

 一、防水透气的ePTFE管简介

ePTFE管/膨体聚四氟乙烯管。膨体聚四氟乙烯（expanded PTFE）是一种新型的高分子材料，具有耐强酸强碱。其由 聚四氟乙烯 树脂经拉伸等特殊加工方法制成。白色，富有弹性和柔韧性，具有微细纤维连接而形成的网状结构，这些微细纤维形成无数细孔，使膨体 PTFE可任意弯曲（过360°）。膨体聚四氟乙烯制品(简称E—PTFE)是聚四氟乙烯分散树脂经拉伸后制成的柔软，强韧，富有弹性的多孔高分子材料，是60年代国际上开始出现的一种新型聚四氟乙烯制品。

图1：eptfe膨体聚四氟乙烯，来源：网络

1958年，做绝缘材料的Bill Gore成立了戈尔（Gore）公司，开发出PTFE（Polytetrafluoroethylene），并成为后来的世界500强之一。

1969年，Gore夫妇的儿子Bob Gore发现在适当拉伸下，PTFE能够延展成一种高强度的多孔材料，并用来制作人造血管，他把这种材料注册为GORE-TEX（高泰克斯）商标。学术期刊上便把它叫做ePTFE（expended Polytetrafluoroethylene）。

所以Gore-tex（高泰克斯）、聚四氟乙烯（ePTFE）和膨体其实是同样材料的不同叫法而已。

二、eptfe膨体聚四氟乙烯微孔防水透气膜制备原理

聚四氟乙烯分散树脂是由平均粒径为450微米（μm）的球形颗粒组成，每个球形颗粒聚合体是聚四氟乙烯分子链经折叠而成的，在室温下，颗粒受剪切力作用，容易把折叠的分子链拉出形成纤维。挤出装置的挤出口模是具有一定的锥形结构的，在材料挤出过程中，由于受剪切力作用，相邻近的聚四氟乙烯球形颗粒挤出时由于一定的相互作用力短纤维而发生交联，但聚四氟乙烯分散树脂球形颗粒完整性是没有受到破坏的。

图2：eptfe膨体聚四氟乙烯管，来源：深圳丹凯

eptfe膨体聚四氟乙烯微孔防水透气膜制备工艺流程

膨体聚四氟乙烯微孔防水透气膜的制备是采用多向拉伸高温烧结法工艺制备而成的eptfe微孔防水透气膜，使用自制多向拉伸仪，将PTFE原材料和助挤剂按一定比例混合，经过平板硫化仪模压、双辊压延、干燥、拉伸、烧结、冷却过程，就可以制备出洁白、柔软而富有很好的弹性的eptfe膨体聚四氟乙烯微孔防水透气膜。

具体方法是将聚四氟乙烯分散树脂原材料与助剂以一定的比例混合均匀，获取聚四氟乙烯糊料，再将调好的糊料放入定制的模具以一定压力进行压坯从而获取略小于挤出机料筒直径、溶剂油分散均匀的料坯，把料坯放入到挤出机里，调节挤出的温度、挤出速度后将所有料坯很好的挤出，得到挤出棒，挤出棒置于双辊压延机设备上经压延工艺后就成了具有一定厚度的薄膜状片材；然后在一定的加热条件下，薄膜材料经单向或者双向拉伸后就制成了膨体聚四氟乙烯微孔防水透气膜材料产品成品。膨体聚四氟乙烯微孔防水透气膜材料加工工艺核心是挤出成型、拉伸成孔、烧结固定。膨体聚四氟乙烯微孔防水透气膜制备工艺流程图如下图所展现的。

膨体聚四氟乙烯微孔防水透气膜制备工艺流程简述如下：

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PTFE原材料+助挤剂（按一定比例混合）——经过平板硫化仪模压——双辊压延——干燥——拉伸——烧结——冷却过程

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由于聚四氟乙烯防水透气膜原材料具有很好的化学稳定性，而且也不溶于任何有机化学溶剂，因此就不能用溶液法这一工艺去制备微孔防水透气膜；聚四氟乙烯防水透气膜原材料熔融温度（熔融点）达到327℃，而且在380℃时熔体粘度达到1010Pa*s，高熔点及熔融态的不流动性使得熔融法这一工艺也不适用于聚四氟乙烯微孔防水透气膜的制备。现有的聚四氟乙烯微孔防水透气膜制备工艺与方法有加成孔发泡剂成孔法、聚四氟乙烯乳液混合PVA制备法加工工艺、拉伸成孔法加工工艺，而应用很广泛、能很好发挥聚四氟乙烯优越性的制备方法是拉伸成孔法。

三、eptfe特性

1、透气：微孔孔径大于水蒸气700倍，防水的同时允许空气顺利通过，可以有效散热，防止产品内壁结雾，平衡内外空间气压。

2、防尘：微孔通道在膜内结成网状立体结构，均匀密集的微孔分布，使灰尘遇到阻隔，达到有效的防尘效果，最小可以捕捉到0.1微米的颗粒。

3、耐腐蚀，耐高低温等。

4、抗紫外线。

5、薄而轻巧，具良好的隐蔽性，为设计和生产带来便利，是防水透气最理想的产品。

6、安装：易于安装， 可以通过手工或自动装配成型。

四、膨体聚四氟乙烯使用范例

1、用做空气净化器内HEPA制作。

图4：eptfe膨体聚四氟乙烯垫圈，来源：深圳丹凯

2、应用于气体探测器、电池、助听器、摄像机、数码、相机、传感器、感应器、水下设备和测试仪器等电子产品上， 特别适用于管式电子元件的透气与防护。

3、医用功能。膨体聚四氟乙烯(expanded PTFE)是一种新型的医用高分子材料，由聚四氟乙烯树脂经拉伸等特殊加工方法制成。白色，富有弹性和柔韧性，具有微细纤维连接而形成的网状结构，这些微细纤维形成无数细孔，使膨体PTFE可任意弯曲(过360° )，血液相容性好，耐生物老化，用于制造人造血管、心脏补片等医用制品。从医学角度，是目前最为理想的生物组织代用品。

4、e-PTFE管式微孔膜主要应用于汽车氧气传感器上

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