[發(fā)明專利]一種超疏水聚四氟乙烯膜的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410163074.7
• 申請(qǐng)日: 2014-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105013352B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚永毅;鐘丕;葉雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都百途醫(yī)藥科技有限公司
• 主分類號(hào): B01D71/36
• 分類號(hào): B01D71/36;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責(zé)任公司50209
• 代理人: 文巍,周韶紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于分離領(lǐng)域的分離膜材的制備方法，具體涉及一種疏水膜材的制備方法。

技術(shù)背景

疏水性是聚四氟乙烯(PTFE)材料的重要性質(zhì)，是聚四氟乙烯多孔膜被應(yīng)用于膜材料的主要性能。聚四氟乙烯材料雖然具有低表面能，但是，光滑聚四氟乙烯平面的水接觸角在98到112°之間，疏水性能并不佳。

目前聚四氟乙烯多孔膜制備多采用雙向拉伸方法。這種方法要想得到較高孔隙率的薄膜時(shí)，需要對(duì)薄膜進(jìn)行大比例拉伸，無(wú)法對(duì)表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，且膜厚僅在十幾微米以下，使用中需要支撐材料，而支撐材料本身往往在耐熱性或化學(xué)穩(wěn)定性或疏水性能上有一定局限，因而限制了這種雙向拉伸膜的應(yīng)用。同時(shí)高比例拉伸往往難以控制膜的形狀，因此主要以平板膜為主。中國(guó)專利CN1775847A、CN102007242A、CN101543734B、CN102151494A等專利都基于以上雙向拉伸工藝進(jìn)行聚四氟乙烯多孔膜制備。

載體法是制備聚四氟乙烯纖維的重要方法，CN101994161A和CN102282301A等專利采用靜電紡絲技術(shù)對(duì)聚四氟乙烯超細(xì)纖維的制備進(jìn)行了報(bào)道。這些報(bào)道中都涉及高溫?zé)Y(jié)除去成纖載體的步驟，但是這些燒結(jié)過(guò)程僅關(guān)注成纖模板的去除。具體地說(shuō)：CN101994161A的目的是制備一種聚四氟乙烯超細(xì)纖維，其制備方法是采用聚乙烯醇作載體，通過(guò)靜電紡絲方法紡織出聚四氟乙烯纖維前體，后處理方法為將聚四氟乙烯纖維前體在100～120℃下干燥5～15分鐘，再于280～350℃下燒結(jié)30～90分鐘；燒結(jié)的目的是為了使聚乙烯醇分解而去除。而CN102282301A的主要是提供一種聚四氟乙烯墊的改進(jìn)方法，其目的是為了改進(jìn)電紡的工藝參數(shù)(紡絲液粘度)來(lái)獲得直徑均勻的聚四氟乙烯纖維墊前體，再于400℃下燒結(jié)得到聚四氟乙烯纖維墊，載體(成纖聚合物)的灰分小于5％。CN101994161A和CN102282301A等專利采用靜電紡絲技術(shù)對(duì)聚四氟乙烯超細(xì)纖維(墊)，僅考慮了如何得到聚四氟乙烯超細(xì)纖維(墊)，可以說(shuō)只得到常規(guī)聚四氟乙烯超細(xì)纖維(墊)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種聚四氟乙烯膜的制備方法，通過(guò)控制含成纖載體的聚四氟乙烯前驅(qū)膜的后處理燒結(jié)條件，通過(guò)程序控溫的方法精密控制燒結(jié)條件以得到纖維形態(tài)保持完好并具有串珠狀結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維網(wǎng)狀膜，這種納米尺度的特殊結(jié)構(gòu)與超細(xì)纖維一道形成具有多級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)的疏水表面。因而具有超疏水性能。

本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)：

一種聚四氟乙烯膜的制備方法，包括紡絲液配液、制纖、燒結(jié)，其特征在于：成纖載體與溶劑配制成溶液后加入聚四氟乙烯乳液，成纖載體為明膠，溶劑為水；所述燒結(jié)采用程序控溫分段連續(xù)燒結(jié)，在流動(dòng)氣氛下，在90℃～120℃保溫30～120min，以3～10℃/min的速率從90℃～120℃升溫到260℃～300℃，在260℃～300℃保溫30～120min；以2～8℃/min的速率從260℃～300℃升溫到370℃～390℃，在370℃～390℃保溫5～120min。通過(guò)控制含成纖載體的聚四氟乙烯前驅(qū)膜的后處理燒結(jié)條件，在應(yīng)力作用下，在載體保護(hù)作用下，聚四氟乙烯顆粒開(kāi)始重新取向排列，隨后在恰當(dāng)時(shí)機(jī)載體分解，聚四氟乙烯顆粒進(jìn)一步取向重排，形成串珠狀的超細(xì)纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。采用所述的程序控制條件進(jìn)行制備方可制得具有特殊結(jié)構(gòu)的超疏水聚四氟乙烯纖維膜。若不在本發(fā)明的程序控制條件下，如CN101994161A所述于280-350℃下燒結(jié)30-90分鐘，則無(wú)法獲得具有多級(jí)粗糙度的、水接觸角150°以上的超疏水聚四氟乙烯纖維膜，且膜沒(méi)有柔性。另外若不采用程序控制(如CN102282301A于400℃下燒結(jié)得到聚四氟乙烯纖維墊，載體(成纖聚合物)的灰分小于5％。)則無(wú)法保持纖維的原有形態(tài)，致使纖維塌陷成扁平狀。

優(yōu)選地，上述燒結(jié)采用程序控溫分段連續(xù)燒結(jié)，在流動(dòng)氣氛下，以2～15℃/min從室溫升溫至90℃～120℃，在90℃～120℃保溫50～100min，以5～8℃/min的速率從100℃～120℃升溫到280℃～300℃，在280℃～300℃保溫60～120min；以4～7℃/min的速率從280℃～300℃升溫到380℃～390℃，在380℃～390℃保溫30～80min。

上述聚四氟乙烯膜的制備方法，制纖后燒結(jié)前包括預(yù)成型步驟，所述預(yù)成型是將聚四氟乙烯前驅(qū)膜纏繞在支撐模上，通過(guò)纏繞層數(shù)控制聚四氟乙烯膜厚度及平均孔徑大小。纖維的纏繞疊加有利于燒結(jié)過(guò)程的應(yīng)力取向。

明膠水溶液的質(zhì)量濃度為0.5％～30％，明膠與聚四氟乙烯干重比為1：1～50。