膨體PTFE的成型工藝是將糊膏擠壓成型,形成縱向排列成纖維狀的預成型品, 經干燥去除助擠劑后,在低于PTFE熔點(327℃)的溫度下進行高速拉伸,再在糊膏熔點的溫度下對處于拉伸狀態的PTFE半成品進行熱處理,得到孔隙率為40%～97%的膨體PTFE管、膜、棒等,此法稱為拉伸成型。原料需選用超高分子量分散聚四氟乙烯樹脂。近年來宮香山等人利用不同牌號低分子量樹脂之間相溶及表面張力間極微小的差異,按一定比例混合,然后按拉伸成型法加工可制得云片狀孔結構和常規纖維結節結構膨體PTFE材料。DuPont公司報道了一種新的多孔材料制備方法:在250℃～400℃溫度范圍內,使PTFE與一種流體接觸,該流體只滲透和溶脹,但不顯著溶解PTFE或消除其彈性記憶,然后冷卻并從未被吸收的流體中分離滲透溶脹的聚合物。除去吸收的流體,形成具有單一DSC熔融吸熱的多孔材料。這種材料可用來做宇航服、絕對清潔室服、防水雨衣、手套、鞋類、戶外用帳篷或睡袋。
2.5.1 膨體聚四氟乙烯人工血管
膨體PTFE人工血管首先在美國和日本進行動物試驗,于1971年人體臨床開始實際應用。目前已應用到人體的各部分如:內徑1mm～1.5mm的膨體PTFE人工血管已應用于腦外科手術,內徑2mm的人工血管已應用于心臟搭橋手術。膨體PTFE人工血管是有微細的無規小纖維連接著PTFE小結節所形成。這些小纖維間隙充滿了空氣,擁有50%的氣孔結構,而小結節的間隙則為15μm～30μm的連續多孔結構。它具有以下特點:(1)抗血栓性和人體適應性優;(2)不漏血液;(3)即使彎曲了也不會纏繞;(4)縫合容易,不會裂開,為了防止血管破裂,發展了膨體PTFE血管的增強技術。
增強的方式有:(1)用膨體聚四氟乙烯膜纏繞增強(2)用聚全氟乙丙烯單絲在管外纏繞成螺旋形增強。
其生產工藝流程為:PTFE樹脂、助擠劑→混合→預成型→糊膏擠壓→干燥→拉伸熱定型→制品
本生產工藝前部和一般糊膏擠壓制品相似的拉伸工藝是決定產品性能的關鍵。制品孔徑大小、孔隙率高低均與拉伸溫度、拉伸速率、拉伸倍率有關。一般控制拉伸溫度200℃左右,拉伸速率100%/秒,拉伸倍率5倍左右。
主要技術要求:
(1)孔隙率為55%～70%;
(2)密度為0.2～0.4;
(3)在直徑20mm的芯棒上彎曲360℃不變形;
(4)每根管的爆破壓力達到0149MPa。
2.5.2 聚四氟乙烯纖維
PTFE在高溫時粘度大、不流動、也不溶于各種溶劑,不能用熔融紡絲和濕法紡絲來制造PTFE纖維。前文介紹制造PTFE有兩種方法:一是切割拉伸法。二是以化學纖維為載體的濕法紡絲。最近洪重光等人發明了一種制造PTFE短纖維的方法,并用該纖維制成PTFE纖維過濾材料。該方法的關鍵是設計一種有機高分子材料制纖設備,該設備由磨輪、包絡器、風機、旋風分離器等部件構成。其中磨輪是關鍵,它由鋼輪外緣電鑄金剛石聚晶體制成。通過控制磨輪粒度、輪徑、轉速及加工PTFE料塊尺寸等工藝條件,可以制造同長度和粗細的PTFE纖維型過濾材料。該材料的特點,如壓力損耗小、過濾流量大、使用壽命長、可再生處理和重復使用。
其制造工藝是選用懸浮型PTFE樹脂按一般工藝加工成一定形狀和大小的料塊。該料塊通過制纖專用設備將加工成絨狀纖維,纖維直徑10-4mm～10-1mm范圍,長度1mm～100mm范圍。然后半成品PTFE纖維填入模具,加壓,壓力的大小根據過濾材料孔隙,孔徑來確定,一般為50～150kg/cm2。最后燒結成型。燒結溫度390℃±5℃,時間8h～12h。
為了擴展PTFE纖維的應用范圍,奧地利人韋默等發明了一種穩定永久彎曲性能的PTFE纖維。該方法的特點是纖維由兩種不同型號的PTFE組成,利用兩組份的熱空氣收縮率至少有1%的差別制成,如:用AlgoflonDF200(AusimontSPA)熱空氣收縮值為415%,Telflon3579(DuPont生產)熱空氣收縮值為310%,將這兩種PTFE粉末用20%的潤滑劑處理,分別壓成圓柱形制品,然后將這些圓柱形制品沿其軸向在中心嚴格地分開,再把這兩種不同聚合物的1/2部分合為圓柱體壓制成圓股,然后利用壓延機將圓股壓成011mm厚的膜,將此膜干燥,在380℃下燒結,并在此溫度下以1:11比例拉伸,這樣得到的膜厚度為20μm,將此膜分裂成絲,用一個切割機可將其切割成80mm長的短纖維,再將這些短纖維放在250℃的爐子中加熱30分鐘,這兩種PTFE在加熱過程中有不同程度的收縮,結果有45%彎曲,這種纖維在拉伸8%時強度可達495N/mm2。
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