Preparation and properties of uniaxially stretched poly（ethylene⁃co⁃tetrafluoroethylene） films

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.11.001

Abstract

Abstract:

Uniaxially stretched poly（ethylene⁃co⁃tetrafluoroethylene）（ETFE） films were prepared to investigate the impact of processing parameters on their properties. The crystallinity， mechanical performance， and optical transparency of the films were characterized as functions of stretching temperature， stretching ratio， and heat⁃setting temperature. The results indicated that the stretching process promoted stress⁃induced crystallization， with the stretching ratio being the primary factor governing the increase in crystallinity， while the stretching temperature had a comparatively minor influence. The optimum stretching conditions， a ratio of 3 and a temperature of 120 ℃， produced a film with a crystallinity degree of 35.6 %， tensile strength of 106.4 MPa， longitudinal tear strength that was 1.9 times higher than the pristine film， and 90.1 % transmittance. Heat⁃setting at 220 ℃ for 5 minutes was determined to be optimal， resulting in additional increments in crystallinity degree （3.8 %） and tensile strength （9.3 MPa）. Further extension of the heat⁃setting duration proved ineffective in enhancing the film properties.

Key words: poly（ethylene?tetrafluoroethylene）, uniaxial stretching, translucency

CLC Number:

TQ325.1⁺2

AN Lihong, TU Yi, ZHANG Guizhen. Preparation and properties of uniaxially stretched poly（ethylene⁃co⁃tetrafluoroethylene） films[J]. China Plastics, 2025, 39(11): 1-6.

Figures/Tables 13

References 20

[1]	章东海. 建筑新材料中氟塑料薄膜的性能改进与可持续发展探讨［J］. 中国设备工程， 2024（S2）： 56⁃58.
[2]	郑帅，朱宇，孙天昊，等. ETFE薄膜单轴拉伸和循环拉伸性能研究［J］. 建筑结构， 2023，53（S1）： 557⁃563.
	ZHENG S， ZHU Y， SUN T H， et al. Study on uniaxial tensile and cyclic tensile behaviors of ETFE membranes［J］. Building Structure， 2023，53（S1）： 557⁃563.
[3]	JAKICA N， ZANELLI A. Extreme Soft Skins： Multi⁃layered ETFE for Challenging Environments［C］//. Tensinet Symposium 2019" Softening the Habitats"： Sustainble innovations in minimal mass structures and lightweight architectures， 2019： 570⁃579.
[4]	胥传喜，陈楚鑫，钱若军. ETFE薄膜的材料性能及其工程应用综述［J］. 钢结构， 2003（06）： 1⁃4.
	XU C X， Stanley Tan C S， QIAN R J. An introduction of material properties and engineering applications of etfe foil［J］. Steel Construction， 2003（06）： 1⁃4.
[5]	李雄彦，张振，薛素铎. 建筑膜材力学性能试验研究综述［J］. 建筑结构， 2021，51（S1）： 588⁃593.
	LI X Y， ZHANG Z， XUE S D. Summary of experimental research on mechanical properties of architectural membrane［J］. Building Structure， 2021，51（S1）： 588⁃593.
[6]	张国鑫，陈自兰，王亮，等. 氟聚合物工业发展综述［J］. 有机氟工业， 2016（01）： 51⁃57.
	ZHANG G X， CHEN Z L， WANG L， et al. Summary on development of fluorine ⁃ base polymer industry［J］. Organo⁃Fluorine Industry， 2016（01）： 51⁃57.
[7]	HU J， CHEN W， ZHAO B， et al. Uniaxial tensile mechanical properties and model parameters determination of ethylene tetrafluoroethylene （ETFE） foils［J］. Construction and Building Materials， 2015，75： 200⁃207.
[8]	TENG H. Overview of the Development of the Fluoropolymer Industry： Applied Sciences［Z］. 2012： 2， 496⁃512.
[9]	CUI Z， DRIOLI E， LEE Y M. Recent progress in fluoropolymers for membranes［J］. Progress in Polymer Science， 2014，39（1）： 164⁃198.
[10]	ARUGA H， NOMURA A， TANISHIMA K. New ETFE film with a glass⁃like appearance for architectural applications［C］//. Proceedings of IASS Annual Symposia： International Association for Shell and Spatial Structures （IASS）， 2022： 1⁃8.
[11]	白木. 氟塑料的应用［J］. 工程塑料应用， 2004，32（9）.
[12]	MORITZ K， HAFNER A. Transparency Carried by Air？Pneumatic ETFE⁃Foil Cushion Technology［C］//. Structure Congress， Orlando， Florida， United States： American Society of Civil Engineers， 2010： 2 518⁃2 529.
[13]	LAMNATOU C， MORENO A， CHEMISANA D， et al. Ethylene tetrafluoroethylene （ETFE） material： Critical issues and applications with emphasis on buildings［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2018，82： 2 186⁃2 201.
[14]	WILSON F C， STARKWEATHER JR. H W. Crystal structure of an alternating copolymer of ethylene and tetrafluoroethylene［J］. Journal of Polymer Science： Polymer Physics Edition， 1973，11（5）： 919⁃927.
[15]	FARMER B L， LANDO J B. Conformational and packing analysis of the alternating copolymer of ethylene and tetrafluoroethylene［J］. Journal of Macromolecular Science， Part B， 1975，11（1）： 89⁃119.
[16]	BOWDEN P B， YOUNG R J. Deformation mechanisms in crystalline polymers［J］. Journal of Materials Science， 1974，9（12）： 2 034⁃2 051.
[17]	PETERLIN A. Plastic deformation of crystalline polymers［J］. Polymer Engineering & Science， 1977，17（3）： 183⁃193.
[18]	ONO Y， KAKIAGE M， YAMANOBE T， et al. Structural and property changes during uniaxial drawing of ethylene–tetrafluoroethylene copolymer films as analyzed by in⁃situ X⁃ray measurements［J］. Polymer， 2011，52（4）： 1 172⁃1 179.
[19]	马海燕，徐燕，马海军，等. 大直径ETFE单丝纺丝及后拉伸工艺研究［J］. 产业用纺织品， 2017，35（07）： 16⁃20.
[20]	LEE L W， REGISTER R A， DEAN D M. Tear anisotropy in films blown from polyethylenes of different macromolecular architectures［J］. Journal of Polymer Science Part B： Polymer Physics， 2005，43（4）： 413⁃420.

样品名称	拉伸温度/ ℃	拉伸倍数（MD×TD）	热定型温度/ ℃	热定型时间/ min
80℃⁃1.5×1	80	1.5×1	120	3
80℃⁃2×1		2×1
80℃⁃2.5×1		2.5×1
80℃⁃3×1		3×1
120℃⁃1.5×1	120	1.5×1	140	3
120℃⁃2×1		2×1
120℃⁃2.5×1		2.5×1
120℃⁃3×1		3×1
160℃⁃1.5×1	160	1.5×1	180	3
160℃⁃2×1		2×1
160℃⁃2.5×1		2.5×1
160℃⁃3×1		3×1
180℃⁃1 min	160	2×1	180	1
180℃⁃3 min				3
180℃⁃5 min				5
180℃⁃7 min				7
220℃⁃1 min	160	2×1	220	1
220℃⁃3 min				3
220℃⁃5 min				5
220℃⁃7 min				7

样品名称	拉伸温度/ ℃	拉伸倍数（MD×TD）	热定型温度/ ℃	热定型时间/ min
80℃⁃1.5×1	80	1.5×1	120	3
80℃⁃2×1		2×1
80℃⁃2.5×1		2.5×1
80℃⁃3×1		3×1
120℃⁃1.5×1	120	1.5×1	140	3
120℃⁃2×1		2×1
120℃⁃2.5×1		2.5×1
120℃⁃3×1		3×1
160℃⁃1.5×1	160	1.5×1	180	3
160℃⁃2×1		2×1
160℃⁃2.5×1		2.5×1
160℃⁃3×1		3×1
180℃⁃1 min	160	2×1	180	1
180℃⁃3 min				3
180℃⁃5 min				5
180℃⁃7 min				7
220℃⁃1 min	160	2×1	220	1
220℃⁃3 min				3
220℃⁃5 min				5
220℃⁃7 min				7

样品	ΔH_m/J·g^-1			T_m/℃			X_c/%
样品	80 ℃	120 ℃	160 ℃	80 ℃	120 ℃	160 ℃	80 ℃	120 ℃	160 ℃
1.5×1	30.9	30.6	31.4	257.3	258.6	257.4	32.2	31.9	32.7
2×1	32.4	31.6	31.8	258.7	257.7	258.5	33.8	32.9	33.1
2.5×1	32.6	33.1	32.1	258.3	257.6	258.1	34.0	34.5	33.4
3×1	33.4	34.1	33.2	259.2	258.6	257.5	34.8	35.6	34.6

样品	ΔH_m/J·g^-1			T_m/℃			X_c/%
样品	80 ℃	120 ℃	160 ℃	80 ℃	120 ℃	160 ℃	80 ℃	120 ℃	160 ℃
1.5×1	30.9	30.6	31.4	257.3	258.6	257.4	32.2	31.9	32.7
2×1	32.4	31.6	31.8	258.7	257.7	258.5	33.8	32.9	33.1
2.5×1	32.6	33.1	32.1	258.3	257.6	258.1	34.0	34.5	33.4
3×1	33.4	34.1	33.2	259.2	258.6	257.5	34.8	35.6	34.6

样品	ΔH_m/J·g^-1		T_m/℃		X_c/%
样品	180 ℃	220 ℃	180 ℃	220 ℃	180 ℃	220 ℃
1 min	30.7	31.4	258.0	258.6	32.0	32.7
3 min	31.6	32.9	258.1	258.1	32.9	34.3
5 min	32.5	35.4	259.0	259.6	33.9	36.9
7 min	32.3	34.7	259.1	259.5	33.6	36.1