聚四氟乙烯膜裂纤维的研发和应用
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25 20
PTFE
/%
15 10 5 0 20 30 40 50 60 70 80
膜裂PTFE纤维强度与捻数关系
6
PTFE
/( g/den)
4
2
0 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
PTFE 纤维断裂伸长率与捻数关系 膜裂 膜裂PTFE PTFE纤维断裂伸长率与捻数关系
透气量（L/m2.s） 粉尘排放浓度（ mg/Nm3）
注：检验依据：Q/IKCD02-2008
纤维侧
纤维侧
膜表面
覆膜滤料表面
覆膜滤料截面
纤维
纤维
纤维
覆膜滤料膜侧截面
PTFE覆膜滤料的优点
◆ 复合牢度高，耐受冲击能力强 ◆产品耐温性、耐酸碱性、耐氧化 性、耐水解性等性能优越 ◆产品使用寿命长等
结论
� � � �
研究设计了膜裂法生产PTFE纤维的工艺流程。 采用三维立体拉伸和多道拉伸工艺解决了 PTFE 长纤维 强度、粗细不均的问题。 通过对生产工艺和分切设备的优化设计，解决了短纤维 “併丝”的问题。成功研制了异型截面的PTFE短纤维。 开发了用于电力、环保、化工等领域的系列产品。
欢迎批评指正
解决办法：
◆拌料过程中，PTFE树脂、添加剂、溶剂油等物 料必须充分混合均匀。自行研制开发的混料设 备，能够很好地解决PTFE树脂拌料不均匀的问 题。 ◆在膜裂之前，进行膜的高温热牵引、回缩、膜 的二次高温热牵引三步操作。 ◆合理调整分切针辊表面针的粗细、长短、形状 、分布密度以及分切线速度等参数。 ◆有效地利用静电效应（同种电荷相斥）的原理 ，使PTFE纤维单丝带同种电荷，因而产生排斥 力，有效地将各单丝分开。
10
热处理对PTFE纤维熔融温度及结晶度的影响
试样 1# 2# 3# 4# 5# 未拉伸的PTFE纤维 熔融温度/℃ 346 325 344 344 344 拉伸后的PTFE纤维 结晶度/% 43.7 7.7 18.4 25.2 39.3
结晶度/% 熔融温度/℃ 71.3 348 13.4 327 21.9 346 33.0 346 42.3 347
10 8
PTFE
/%
6 4 2 0 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
PTFE 纤维强度与拉伸温度关系 膜裂 膜裂PTFE PTFE纤维强度与拉伸温度关系
5.0 4.5 4.0
PTFE
/(g/den)
3.5 50 400 450
针刺毡生产工艺流程示意图
聚四氟乙烯基布生产工艺路线
（1）加捻 （2）整经 （3）织造
PTFE基布
覆膜用聚四氟乙烯薄膜 微孔孔径：0.2～15µm 厚度：15～30µm 孔隙率：80～97% 牢度：≥0.03MPa 覆膜工艺 ◆使用胶粘剂覆膜 ◆非胶粘剂覆膜
聚四氟乙烯覆膜滤料检测结果
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 检验项目 材质 外观 单位质量g/m2 厚度mm 幅宽mm 断裂强力（ N/5cm） 断裂伸长率 （%）` 经向 纬向 经向 纬向 检验要求 PTFE 洁净 800（允差±10%） 1.3（允差±0.1） 2240 >760 >760 <8% <8% 15-30 10 实测值 PTFE 洁净 813 1.33 2240 814 826 7.6 7.8 23 3
谢谢大家！
4、PTFE短纤维形态结构
PTFE短纤维纵向
PTFE短纤维横截面
5、PTFE短纤维性能
三、聚四氟乙烯纤维的应用
PTFE覆膜针刺毡滤料
�
高强度100%聚四氟乙烯梯度覆膜针刺毡滤料，采用由聚 四氟乙烯基布、聚四氟乙烯粗纤维层、聚四氟乙烯细纤维 层、聚四氟乙烯超细纤维层及膨体聚四氟乙烯（ePTFE） 薄膜组合为一体的高强度的纯聚四氟乙烯梯度覆膜针刺毡 滤料。
拉伸后的PTFE长丝的断裂强度，相比于未拉伸的PTFE 有很大提高，而断裂伸长率则显著下降，即纤维尺寸稳 定性显著提高。
膜裂PTFE纤维断裂强度与牵伸倍数关系
5.0 4.5
PTFE
/(g/den)
4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 20 30 40 50 60 70 80
膜裂PTFE纤维断裂伸长率与牵伸倍数关系
推压 40~60 膜裂 常温
辊压 70~110 切断 常温
干燥 110~280 卷曲 300~500
干燥 110~280 开松 常温
三维 拉伸 360~390 / /
膜的高温 预牵伸伸 360~390 / /
24
3、短纤维均匀性提高技术研究
“併丝”的危害： ◆使得PTFE纤维的表面积减少，从而降低了 纤维对粉尘颗粒的捕集效果； ◆增加了成毡深加工工艺，尤其是针刺工艺 的困难。
PTFE分子螺旋结构示意图
PTFE无法采用传统的溶液或者熔融法纺丝，这成为 PTFE纤维加工的一大技术难题。 国外有三种方法生产PTFE纤维：乳液纺丝、载体纺丝和薄 膜切割法。 主要生产厂家有： ◆美国杜邦公司：载体纺丝 ◆日本东丽公司：乳液纺丝 ◆美国Gore、奥地利兰精公司：薄膜切割法
5
国内主要采用乳液载体法进行了PTFE纤维纺 丝试验，存在纤维强度低（1.3～2.3cN/dt)、 颜色发黄、耐高温性下降、污染严重等问题。 为此，开发了多道拉伸膜裂法生产PTFE纤维 的工艺技术。
4、PTFE长丝形态 结构
PTFE长纤维纵向截面
PTFE长纤维横向截面
（三）膜裂法PTFE短纤维生产工艺
1、聚四氟乙烯短纤维生产工艺路线
2、PTFE短纤维生产工艺参数
PTFE短纤维生产主要工艺温度
工艺 操作温度/℃ 工艺 操作温度/℃ 恒温 整理 51~60 回缩 400~500
挤压 常温 膜的高温 二次牵伸 380~400
聚四氟乙烯膜裂纤维的 研发和应用
一、前言
聚四氟乙烯（PTFE）纤维材料
�优异的耐高低温性能 �化学稳定性 �电绝缘性能 �非粘附性 �耐候性 �阻燃性能 �自润滑性能
广泛的应用于环保、过滤、建筑、航空 航天、医疗卫生等领域。
PTFE分子链的规整性和对称性极好，大分子链为线性 结构，其侧基全部为氟原子，容易形成有序的排列，故结 晶度高达90%以上；氟原子为碳链形成了一个致密的完全 “ 氟代 ” 的保护层，使其不溶于任何溶剂；且其分子刚性 大，在熔点以上粘度大。
二、聚四氟乙烯纤维膜裂生产 工艺研究
（一）膜裂法PTFE长丝生产工艺研究
1、聚四氟乙烯长丝生产工艺路线
通过辊轧、压延等使PTFE柱状物形成毫米级的膜胚，膜 胚延展成微米级的膜，直至PTFE纤维的拉伸，通过多道拉 伸可得到较高的取向度，从而使PTFE纤维的强度提高。 温度和拉伸倍数是对PTFE纤维的力学性能产生影响的关 键参数。
370~400 345~365 / / / /
3、PTFE长丝性能 三维立体成膜和多道拉伸 解决了PTFE纤维强度、粗 细不均的问题
PTFE长丝性能比较 性能名称 线密度 拉伸强度 热收缩率 价格 单位 den cN/dt % 万元/吨 本项目 450 ＞3.6 ＜1 23 美国 450 3.4 ＜2 50 奥地利 450 3.0 ＜4 48
膜裂PTFE纤维断裂伸长率与拉伸温度关系
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PTFE
15
/%
10 5 0 120
180
240
300
360
420
480
PTFE长丝生产主要操作温度
工艺 操作温 度/℃ 工艺 操作温 度/℃ 恒温 整合 51~60 膜裂 常温 挤压 常温 纤维热 牵伸 125~160 推压 常温 纤维二次 热牵伸 140~180 辊压 90~135 / / 干燥 380~410 / / 三维 拉伸 定型 成膜 膜的高 温预牵 伸 360~400 / /
随着退火时间的延长，PTFE的结晶度变高
PTFE纤维力学性能
未拉伸的PTFE纤维 试样 1# 2# 3# 4# 5# 断裂强度/ （cN/tex） 4.56 4.93 3.62 3.48 5.40 断裂伸长率 /% 26.38 43.17 105.42 78.22 67.32 拉伸后的PTFE纤维 断裂强度/ （cN/tex） 12.92 13.50 8.27 9.70 11.85 断裂伸长率 （%） 5.22 7.47 11.09 7.39 6.44
2、PTFE长丝生产工艺参数研究
�1#样品--未经高温预处理的PTFE膜直接制成的纤维 � 2#样品—PTFE膜经300℃、30min热处理，并迅速放置到 空气中冷却，然后膜裂制成的PTFE纤维 �3#、4#、5# 试样—PTFE膜置于300℃中热处理30min后， 以10℃/min的降温速率分别降至200℃、120℃、40℃后，置 于空气中冷却，退火样品，然后膜裂成的PTFE纤维 �将上述热处理后PTFE纤维在捻度仪上加捻，然后在350℃ 下加热1min，用50mm/s的拉伸速度将PTFE纤维拉伸300%，立 即取出试样，置于空气中冷却 ，制成拉伸后样
PTFE
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15 10 5 0 20 30 40 50 60 70 80
膜裂PTFE纤维强度与捻数关系
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0 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
PTFE 纤维断裂伸长率与捻数关系 膜裂 膜裂PTFE PTFE纤维断裂伸长率与捻数关系
透气量（L/m2.s） 粉尘排放浓度（ mg/Nm3）
注：检验依据：Q/IKCD02-2008
纤维侧
纤维侧
膜表面
覆膜滤料表面
覆膜滤料截面
纤维
纤维
纤维
覆膜滤料膜侧截面
PTFE覆膜滤料的优点
◆ 复合牢度高，耐受冲击能力强 ◆产品耐温性、耐酸碱性、耐氧化 性、耐水解性等性能优越 ◆产品使用寿命长等
结论
� � � �
研究设计了膜裂法生产PTFE纤维的工艺流程。 采用三维立体拉伸和多道拉伸工艺解决了 PTFE 长纤维 强度、粗细不均的问题。 通过对生产工艺和分切设备的优化设计，解决了短纤维 “併丝”的问题。成功研制了异型截面的PTFE短纤维。 开发了用于电力、环保、化工等领域的系列产品。
欢迎批评指正
解决办法：
◆拌料过程中，PTFE树脂、添加剂、溶剂油等物 料必须充分混合均匀。自行研制开发的混料设 备，能够很好地解决PTFE树脂拌料不均匀的问 题。 ◆在膜裂之前，进行膜的高温热牵引、回缩、膜 的二次高温热牵引三步操作。 ◆合理调整分切针辊表面针的粗细、长短、形状 、分布密度以及分切线速度等参数。 ◆有效地利用静电效应（同种电荷相斥）的原理 ，使PTFE纤维单丝带同种电荷，因而产生排斥 力，有效地将各单丝分开。
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热处理对PTFE纤维熔融温度及结晶度的影响
试样 1# 2# 3# 4# 5# 未拉伸的PTFE纤维 熔融温度/℃ 346 325 344 344 344 拉伸后的PTFE纤维 结晶度/% 43.7 7.7 18.4 25.2 39.3
结晶度/% 熔融温度/℃ 71.3 348 13.4 327 21.9 346 33.0 346 42.3 347
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PTFE 纤维强度与拉伸温度关系 膜裂 膜裂PTFE PTFE纤维强度与拉伸温度关系
5.0 4.5 4.0
PTFE
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3.5 50 400 450
针刺毡生产工艺流程示意图
聚四氟乙烯基布生产工艺路线
（1）加捻 （2）整经 （3）织造
PTFE基布
覆膜用聚四氟乙烯薄膜 微孔孔径：0.2～15µm 厚度：15～30µm 孔隙率：80～97% 牢度：≥0.03MPa 覆膜工艺 ◆使用胶粘剂覆膜 ◆非胶粘剂覆膜
聚四氟乙烯覆膜滤料检测结果
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 检验项目 材质 外观 单位质量g/m2 厚度mm 幅宽mm 断裂强力（ N/5cm） 断裂伸长率 （%）` 经向 纬向 经向 纬向 检验要求 PTFE 洁净 800（允差±10%） 1.3（允差±0.1） 2240 >760 >760 <8% <8% 15-30 10 实测值 PTFE 洁净 813 1.33 2240 814 826 7.6 7.8 23 3
谢谢大家！
4、PTFE短纤维形态结构
PTFE短纤维纵向
PTFE短纤维横截面
5、PTFE短纤维性能
三、聚四氟乙烯纤维的应用
PTFE覆膜针刺毡滤料
�
高强度100%聚四氟乙烯梯度覆膜针刺毡滤料，采用由聚 四氟乙烯基布、聚四氟乙烯粗纤维层、聚四氟乙烯细纤维 层、聚四氟乙烯超细纤维层及膨体聚四氟乙烯（ePTFE） 薄膜组合为一体的高强度的纯聚四氟乙烯梯度覆膜针刺毡 滤料。
拉伸后的PTFE长丝的断裂强度，相比于未拉伸的PTFE 有很大提高，而断裂伸长率则显著下降，即纤维尺寸稳 定性显著提高。
膜裂PTFE纤维断裂强度与牵伸倍数关系
5.0 4.5
PTFE
/(g/den)
4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 20 30 40 50 60 70 80
膜裂PTFE纤维断裂伸长率与牵伸倍数关系
推压 40~60 膜裂 常温
辊压 70~110 切断 常温
干燥 110~280 卷曲 300~500
干燥 110~280 开松 常温
三维 拉伸 360~390 / /
膜的高温 预牵伸伸 360~390 / /
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3、短纤维均匀性提高技术研究
“併丝”的危害： ◆使得PTFE纤维的表面积减少，从而降低了 纤维对粉尘颗粒的捕集效果； ◆增加了成毡深加工工艺，尤其是针刺工艺 的困难。
PTFE分子螺旋结构示意图
PTFE无法采用传统的溶液或者熔融法纺丝，这成为 PTFE纤维加工的一大技术难题。 国外有三种方法生产PTFE纤维：乳液纺丝、载体纺丝和薄 膜切割法。 主要生产厂家有： ◆美国杜邦公司：载体纺丝 ◆日本东丽公司：乳液纺丝 ◆美国Gore、奥地利兰精公司：薄膜切割法
5
国内主要采用乳液载体法进行了PTFE纤维纺 丝试验，存在纤维强度低（1.3～2.3cN/dt)、 颜色发黄、耐高温性下降、污染严重等问题。 为此，开发了多道拉伸膜裂法生产PTFE纤维 的工艺技术。
4、PTFE长丝形态 结构
PTFE长纤维纵向截面
PTFE长纤维横向截面
（三）膜裂法PTFE短纤维生产工艺
1、聚四氟乙烯短纤维生产工艺路线
2、PTFE短纤维生产工艺参数
PTFE短纤维生产主要工艺温度
工艺 操作温度/℃ 工艺 操作温度/℃ 恒温 整理 51~60 回缩 400~500
挤压 常温 膜的高温 二次牵伸 380~400
聚四氟乙烯膜裂纤维的 研发和应用
一、前言
聚四氟乙烯（PTFE）纤维材料
�优异的耐高低温性能 �化学稳定性 �电绝缘性能 �非粘附性 �耐候性 �阻燃性能 �自润滑性能
广泛的应用于环保、过滤、建筑、航空 航天、医疗卫生等领域。
PTFE分子链的规整性和对称性极好，大分子链为线性 结构，其侧基全部为氟原子，容易形成有序的排列，故结 晶度高达90%以上；氟原子为碳链形成了一个致密的完全 “ 氟代 ” 的保护层，使其不溶于任何溶剂；且其分子刚性 大，在熔点以上粘度大。
二、聚四氟乙烯纤维膜裂生产 工艺研究
（一）膜裂法PTFE长丝生产工艺研究
1、聚四氟乙烯长丝生产工艺路线
通过辊轧、压延等使PTFE柱状物形成毫米级的膜胚，膜 胚延展成微米级的膜，直至PTFE纤维的拉伸，通过多道拉 伸可得到较高的取向度，从而使PTFE纤维的强度提高。 温度和拉伸倍数是对PTFE纤维的力学性能产生影响的关 键参数。
370~400 345~365 / / / /
3、PTFE长丝性能 三维立体成膜和多道拉伸 解决了PTFE纤维强度、粗 细不均的问题
PTFE长丝性能比较 性能名称 线密度 拉伸强度 热收缩率 价格 单位 den cN/dt % 万元/吨 本项目 450 ＞3.6 ＜1 23 美国 450 3.4 ＜2 50 奥地利 450 3.0 ＜4 48
膜裂PTFE纤维断裂伸长率与拉伸温度关系
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PTFE
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10 5 0 120
180
240
300
360
420
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PTFE长丝生产主要操作温度
工艺 操作温 度/℃ 工艺 操作温 度/℃ 恒温 整合 51~60 膜裂 常温 挤压 常温 纤维热 牵伸 125~160 推压 常温 纤维二次 热牵伸 140~180 辊压 90~135 / / 干燥 380~410 / / 三维 拉伸 定型 成膜 膜的高 温预牵 伸 360~400 / /
随着退火时间的延长，PTFE的结晶度变高
PTFE纤维力学性能
未拉伸的PTFE纤维 试样 1# 2# 3# 4# 5# 断裂强度/ （cN/tex） 4.56 4.93 3.62 3.48 5.40 断裂伸长率 /% 26.38 43.17 105.42 78.22 67.32 拉伸后的PTFE纤维 断裂强度/ （cN/tex） 12.92 13.50 8.27 9.70 11.85 断裂伸长率 （%） 5.22 7.47 11.09 7.39 6.44
2、PTFE长丝生产工艺参数研究
�1#样品--未经高温预处理的PTFE膜直接制成的纤维 � 2#样品—PTFE膜经300℃、30min热处理，并迅速放置到 空气中冷却，然后膜裂制成的PTFE纤维 �3#、4#、5# 试样—PTFE膜置于300℃中热处理30min后， 以10℃/min的降温速率分别降至200℃、120℃、40℃后，置 于空气中冷却，退火样品，然后膜裂成的PTFE纤维 �将上述热处理后PTFE纤维在捻度仪上加捻，然后在350℃ 下加热1min，用50mm/s的拉伸速度将PTFE纤维拉伸300%，立 即取出试样，置于空气中冷却 ，制成拉伸后样
