膨体聚四氟乙烯总结

膨体聚四氟乙烯

膨体聚四氟乙烯（ePTFE）具有良好的生物相容性和顺应性，且其具有网状结构也有利于细胞生长，在生物医疗领域常用于整形整容、人工血管或血管修复等。目前，市面的ePTFE人工血管价格昂贵，在国内只有一家生产商（上海索康生产的赫通），为满足医疗使用和科学研究，探究制备ePTFE具有较大的科研意义和市场前景。研究制备ePTFE主要可从原料、工艺和设备三大块着手准备，根据前人的研究综合分析，设计出适合自身的实验计划。以下是从从原料、工艺和设备三大块进行收集整理的前人研究成果，数据图表也来自文献资料，以此作为实验设计的基础和依据。

1 材料选择

1.1PTFE原料

PTFE 树脂有悬浮树脂和分散树脂，但通常会选用PTFE分散树脂。PTFE分散树脂有良好的成纤性，分子呈电中性，粒子间的凝聚力低，分子链受到很小的剪切作用就会沿粒子长轴方向排列，形成线形结晶，而且烧结成型后的分散PTFE 较悬浮PTFE的结晶度大，在稍高于熔点温度下如340～360℃烧结就可得到较高的强度。最重要的是分散PTFE树脂的耐弯曲疲劳寿命是悬浮PT FE树脂的2300倍，这是作为心脏修补材料最为可贵的特性。

1.2助挤剂

PTFE塑料摩擦系数很低，但粉料中颗粒之间仍存在着较大的摩擦，难以顺利成型，加入助挤剂，可增加颗粒间的粘合，降低树脂颗粒间及树脂与容器之间的摩擦阻力，提高加工性能。常见的助挤剂有石油醚、甲苯、丙酮、煤油、石蜡、白油等，研究表明PTFE单元结构相似,极性相近的助挤剂效果最好，且助挤剂的量一般控制在每100g PTFE树脂中为20～30mL。

2制备工艺

膨体聚四氟乙烯（ePTFE）的成型工艺流程通常为：PTFE+助挤剂混合、预成型、拉伸、烧结和冷却。每个环节的工艺设计对ePTFE的结构及力学性能均有较大的影响。

2.1预成型

PTFE与助挤剂适当混合后，进行预压成胚料。针对板材ePTFE还要进行双辊压延，下表是圧延圧力对拉伸性能的影响：

随压力逐渐增大，拉伸强度先变大后降低，而断裂伸长率是先降低后升高的趋势。可根据各自产品的机械性能要求，结合其随压力变化的趋势，进行圧延圧力的选择设计。

2.2拉伸成型

拉伸是制备ePTFE的关键流程，是制品孔隙率和纤维束力学性能的决定性因素。

2.2.1拉伸温度

PTFE的拉伸温度应控制在PTFE的玻璃化温度Tg ( 115℃)和熔点Tm( 327℃)之间。因为高分子链在高于Tg 温度时才具有足够的活力，在外力作用下才能产生相对位移，进而从无规线团状态中被拉开、拉直。温度继续升高，分子链段活性越大，致使拉伸强度降低，甚至易引起分子链部分分解。当温度高于Tm时，PTFE处于粘流态，成为一个密实的整体，破坏了颗粒原有的纤维束折叠形态，此时的PTFE便不再具有拉伸的能力。

1）拉伸温度：200℃、260℃、300℃

2）

2.2.2 拉伸倍率 拉伸倍率=（拉伸后试样长度－拉伸前试样长度）/拉伸前试样长度；拉伸倍数越大，分子链的取向度越高，骤冷后拉升强度越高，但同时随着拉伸倍数的提高，孔隙率增大，即空洞增多，烧结时纤维之间难以融结成更粗的纤维束。基于上述两方面考虑，拉伸倍数需选择适宜的范围。

2.3 烧结

烧结指将拉伸后的试样在一定升温速度下加热至熔点( 327℃ )以上,然后在一定温度、一定应力下保温一段时间使拉伸后形成的网状结构固定下来的工艺过程。烧结也是非常重要的一步，若不经过烧结则拉伸后的试样将慢慢回缩，网状结构逐渐消失。并且制品烧结需在一定的应力下进行，否则在热处理过程中将发生收缩。

2.3.1 升温速度

PTFE 的传热系数很低，易造成制品内外温度不均，各处收缩率不一致，最终导致制品翘曲和开裂。为防止此类问题，在烧结时，应尽量降低升温速度，使得制品各处收缩率相近。而升温速度会受设备的制约，同时升温速度太低，制品制备周期就会增长。PTFE 的烧结温度升温通常会分为熔点前升温和熔点后升温，可通过考察熔点前升温速率和熔点后升温速率对制品的影响，来设计烧结的升温

该研究中

170℃为最大值

速度。

2.3.2 烧结温度

在一定烧结时间内，烧结温度越高，拉伸后膜的拉伸强度越高、断裂伸长率越小。但烧结温度过高,使分子链过度解取向，纤维缩短，膜孔隙率降低，失去弹性，而且易引起分子链降解，拉伸强度降低，或直接引起膜表面破裂。而温度过低,则膜烧结不完全，断裂伸长率太高，形变大，不宜作心脏修补材料。

2.3.3 烧结时间

根据时温等效原理,烧结时间对膜制品的影响与烧结温度的影响相同。在本研究选择360℃下烧结10min, 340℃下烧结0.5h 。

2.4 冷却

冷却方式不同，膜制品的结晶度、晶体结构不同，因而膜的机械性能也不同。通常淬火处理的制品拉伸强度会比非淬火的高，因为非淬火处理，冷却速度缓慢,膜制品较长时间处于高温，分子链有足够的时间解取向,使膜制品的取向度大大降低，最终导致制品的拉伸强度降低。

360℃为最大值

3加工设备

高温拉伸试验机：上海标卓科学仪器有限公司

高低温万能试验机：吉林冠腾自动化技术有限公司