阅读说明：本技术 一种聚四氟乙烯防水透气膜及其制备方法 (Polytetrafluoroethylene waterproof breathable film and preparation method thereof ) 是由 华凯峰 于 2021-09-23 设计创作，主要内容包括：一种聚四氟乙烯防水透气膜及其制备方法,涉及一种适用于气体传感器的具有良好透气性和疏水特性的聚四氟乙烯防水透气膜及其制备方法。一种聚四氟乙烯防水透气膜,所述防水透气膜由聚四氟乙烯乳液基材、造孔剂填料氧化锌和氧化铝、交联分散助剂无水硫酸钠和氯化钠,均匀混合后经模压烧结和车削加工制成得到膜片基材,所述膜片基材经由去除造孔剂、烘干、憎水处理、辐照工序制成；所述聚四氟乙烯乳液基材、造孔剂填料氧化锌、造孔剂填料氧化铝、交联分散助剂无水硫酸钠、交联分散助剂氯化钠的重量比为40％～80％:10％～40％:10％～40％:2％～10％。解决了目前防水透气膜的透气量无法控制导致的气体传感器的灵敏度过高,还能更容易密封气体传感器。(A polytetrafluoroethylene waterproof breathable film and a preparation method thereof relate to a polytetrafluoroethylene waterproof breathable film which is applicable to a gas sensor and has good air permeability and hydrophobic property and a preparation method thereof. A polytetrafluoroethylene waterproof breathable film is prepared by uniformly mixing a polytetrafluoroethylene emulsion substrate, pore-forming agent fillers of zinc oxide and aluminum oxide, crosslinking dispersion aids of anhydrous sodium sulfate and sodium chloride, and then performing die pressing sintering and turning processing on the mixture to obtain a film substrate, wherein the film substrate is prepared by the working procedures of pore-forming agent removal, drying, hydrophobic treatment and irradiation; the weight ratio of the polytetrafluoroethylene emulsion base material, the pore-forming agent filler zinc oxide, the pore-forming agent filler aluminum oxide, the crosslinking dispersion auxiliary agent anhydrous sodium sulfate and the crosslinking dispersion auxiliary agent sodium chloride is 40-80 percent, 10-40 percent and 2-10 percent. The problem of the sensitivity of the gas sensor that the ventilation volume of present waterproof ventilated membrane can't be controlled and lead to is too high is solved, gas sensor can also be sealed more easily.)

一种聚四氟乙烯防水透气膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种适用于气体传感器的具有良好透气性和疏水特性的聚四氟乙烯防水透气膜及其制备方法。

背景技术

众所周知，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。

气体传感器依据其种类的不同，或是利用半导体接触气体时其阻值的改变来检测气体的成分或浓度，或是利用传感器的工作电极接触气体时发生的电化学反应使其产生流经外部线路的电流来检测气体的成分或浓度。气体传感器都需要配套安装具备化学稳定性良好的防水透气的膜材料。

这种膜材料具有疏水特性能使得气体传感器所需的液态电解质被阻隔在传感器的内部，避免电解质泄露到传感器的外部，防止因此造成的传感器失效或因电解质引起的外部配套电路模组短路或腐蚀失效。

现有的防水透气膜的透气量过高，对于气体传感器而言使用这种防水透气膜会导致气体传感器的灵敏度过高，使得气体传感器的测量结果反而不精准。

并且现有的防水透气膜其强度不高，且只能单方向拉伸延展，将防水透气膜压至气体传感器时，不可延展的方向上容易出现不能完全密封气体传感器或破损的情况。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种聚四氟乙烯防水透气膜及其制备方法，能控制防水透气膜的透气量进而控制气体传感器的灵敏度，强度更高，能在各个方向上具有延展特性。

有鉴于此，本发明提出以下技术方案。

一种聚四氟乙烯防水透气膜，所述防水透气膜由聚四氟乙烯乳液基材、造孔剂填料氧化锌和氧化铝、交联分散助剂无水硫酸钠和氯化钠，均匀混合后经模压烧结和车削加工制成得到膜片基材，所述膜片基材经由去除造孔剂、烘干、憎水处理、辐照工序制成；所述聚四氟乙烯乳液基材、造孔剂填料氧化锌、造孔剂填料氧化铝、交联分散助剂无水硫酸钠、交联分散助剂氯化钠的重量比为40％～80％:10％～40％:10％～40％:2％～10％。

一种如技术方案1所述的聚四氟乙烯防水透气膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：

S1.将聚四氟乙烯乳液基材、造孔剂填料氧化锌和氧化铝、交联分散助剂无水硫酸钠和氯化钠共混搅拌形成均匀的混合物体系；

S2.使用模压烧结成型的方法在预设烧结温度下将所述混合物烧结成圆柱型坯料；

S3.使用车削加工的方法将圆柱型坯料制成预设厚度的膜片基材；

S4.使用化学浸出法浸出膜片基材的造孔剂填料后通过纯净水淋洗去除造孔剂填料；

S5.在预设烘干温度下对膜片基材烘干；

S6.使用高温膜憎水处理剂对膜片基材回流洗涤预设的时间；

S7.膜片基材通过离子加速器在0.3～2MeV的条件下辐照预设的时间后制得聚四氟乙烯防水透气膜。

进一步的，S1中所述预设烧结温度为260～380℃。

进一步的，S2中所述预设厚度为50～300um。

进一步的，S3中采用酸性造孔剂去除剂对浸出膜片基材的造孔剂填料，所述酸性造孔剂为盐酸。

进一步的，S4中所述预设烘干温度为60～100℃。

进一步的，S5中所述回流洗涤预设的时间为10～60分钟。

进一步的，S6中所述高温膜憎水处理剂为丙酮沸腾溶液。

进一步的，S7中所述辐照预设的时间为10～30分钟。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，但实施例并不限制本发明的保护范围。

实施例1：

取40重量份的聚四氟乙烯乳液基材、加入10重量份的造孔剂填料氧化锌、加入30重量份造孔剂填料氧化铝、加入10重量份的交联分散助剂无水硫酸钠、加入10重量份的交联分散助剂氯化钠。混合搅拌均匀后加热至380℃模压烧结形成圆柱型坯料。然后使用车削加工的方法将该圆柱型坯料加工成100的膜片基材。然后使用酸性造孔剂去除剂10％浓度的盐酸浸出膜片基材的造孔剂填料后使用纯净水淋洗膜片基材去除膜片基材浸出的造孔剂。然后在60℃的条件下对膜片基材进行烘干。之后使用高温膜憎水处理剂丙酮沸腾溶液回流洗涤30分钟。最后使用离子加速器在0.3Mev的辐照剂量的条件下对膜片基材辐照15分钟。制得本实施例的聚四氟乙烯防水透气膜1。

实施例2：

取80重量份的聚四氟乙烯乳液基材、加入5重量份的造孔剂填料氧化锌、加入5重量份造孔剂填料氧化铝、加入5重量份的交联分散助剂无水硫酸钠、加入5重量份的交联分散助剂氯化钠。混合搅拌均匀后加热至260℃模压烧结形成圆柱型坯料。然后使用车削加工的方法将该圆柱型坯料加工成100um厚度的膜片基材。然后使用酸性造孔剂去除剂10％浓度的盐酸浸出膜片基材的造孔剂填料后使用纯净水淋洗膜片基材去除膜片基材浸出的造孔剂。然后在100℃的条件下对膜片基材进行烘干。之后使用高温膜憎水处理剂丙酮沸腾溶液回流洗涤60分钟。最后使用离子加速器在1Mev的辐照剂量的条件下对膜片基材辐照15分钟。制得本实施例的聚四氟乙烯防水透气膜2。

实施例3：

取65重量份的聚四氟乙烯乳液基材、加入15重量份的造孔剂填料氧化锌、加入5重量份造孔剂填料氧化铝、加入10重量份的交联分散助剂无水硫酸钠、加入5重量份的交联分散助剂氯化钠。混合搅拌均匀后加热至300℃模压烧结形成圆柱型坯料。然后使用车削加工的方法将该圆柱型坯料加工成100um厚度的膜片基材。然后使用酸性造孔剂去除剂10％浓度的盐酸浸出膜片基材的造孔剂填料后使用纯净水淋洗膜片基材去除膜片基材浸出的造孔剂。然后在90℃的条件下对膜片基材进行烘干。之后使用高温膜憎水处理剂丙酮沸腾溶液回流洗涤40分钟。最后使用离子加速器在1Mev的辐照剂量的条件下对膜片基材辐照15分钟。制得本实施例的聚四氟乙烯防水透气膜3。

对比例1：

取40重量份的聚四氟乙烯乳液基材、加入10重量份的造孔剂填料氧化锌、加入30重量份造孔剂填料氧化铝、加入10重量份的交联分散助剂无水硫酸钠、加入10重量份的交联分散助剂氯化钠。混合搅拌均匀后加热至380℃模压烧结形成圆柱型坯料。然后使用车削加工的方法将该圆柱型坯料加工成100um厚度的膜片基材。然后使用酸性造孔剂去除剂盐酸浸出膜片基材的造孔剂填料后使用纯净水淋洗膜片基材去除膜片基材浸出的造孔剂。然后在60℃的条件下对膜片基材进行烘干。之后使用高温膜憎水处理剂丙酮沸腾溶液回流洗涤15分钟。制得本对比例的聚四氟乙烯防水透气膜4。

对上述制得的聚四氟乙烯防水透气膜进行有关性能测试，结果见表1.

表1

透气量根据GB/T 40260-2021测试。

延展特性根据GB1040.3测试。

由表1中各实施例的结果可以看出，本发明的聚四氟乙烯防水透气膜可以通过控制造孔剂的不同配比来获得不同的透气量的聚四氟乙烯防水透气膜，解决了目前防水透气膜的透气量无法控制导致的气体传感器的灵敏度过高。本发明的聚四氟乙烯防水透气膜经离子加速器辐照使得聚四氟乙烯制成的防水透气膜获得了各方向可延展的特性，在将实施例1-3制成的聚四氟乙烯防水透气膜压装至气体传感器后，其外观良好，薄膜平滑没有出现如对比例1中因为薄膜不均匀形变产生的发白区域。并且由于实施例1-3制成的聚四氟乙烯防水透气膜相比较对比例1制成的聚四氟乙烯防水透气膜各方向都具有延展特性，因此能更容易密封气体传感器。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。