[發明專利]一種超疏水聚四氟乙烯膜的制備方法

有效

• 申請號: 201410163074.7
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN105013352B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 姚永毅;鐘丕;葉雷
• 申請（專利權）人: 成都百途醫藥科技有限公司
• 主分類號: B01D71/36
• 分類號: B01D71/36;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司50209
• 代理人: 文巍,周韶紅

技術領域

本發明涉及一種用于分離領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。

技術背景

疏水性是聚四氟乙烯(PTFE)材料的重要性質，是聚四氟乙烯多孔膜被應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，需要對薄膜進行大比例拉伸，無法對表面結構進行控制，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穩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用。同時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。中國專利CN1775847A、CN102007242A、CN101543734B、CN102151494A等專利都基于以上雙向拉伸工藝進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對聚四氟乙烯超細纖維的制備進行了報道。這些報道中都涉及高溫燒結除去成纖載體的步驟，但是這些燒結過程僅關注成纖模板的去除。具體地說：CN101994161A的目的是制備一種聚四氟乙烯超細纖維，其制備方法是采用聚乙烯醇作載體，通過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30～90分鐘；燒結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方法，其目的是為了改進電紡的工藝參數(紡絲液粘度)來獲得直徑均勻的聚四氟乙烯纖維墊前體，再于400℃下燒結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對聚四氟乙烯超細纖維(墊)，僅考慮了如何得到聚四氟乙烯超細纖維(墊)，可以說只得到常規聚四氟乙烯超細纖維(墊)。

發明內容

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

本發明的目的由以下技術措施實現：

一種聚四氟乙烯膜的制備方法，包括紡絲液配液、制纖、燒結，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；所述燒結采用程序控溫分段連續燒結，在流動氣氛下，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。通過控制含成纖載體的聚四氟乙烯前驅膜的后處理燒結條件，在應力作用下，在載體保護作用下，聚四氟乙烯顆粒開始重新取向排列，隨后在恰當時機載體分解，聚四氟乙烯顆粒進一步取向重排，形成串珠狀的超細纖維網狀結構。采用所述的程序控制條件進行制備方可制得具有特殊結構的超疏水聚四氟乙烯纖維膜。若不在本發明的程序控制條件下，如CN101994161A所述于280-350℃下燒結30-90分鐘，則無法獲得具有多級粗糙度的、水接觸角150°以上的超疏水聚四氟乙烯纖維膜，且膜沒有柔性。另外若不采用程序控制(如CN102282301A于400℃下燒結得到聚四氟乙烯纖維墊，載體(成纖聚合物)的灰分小于5％。)則無法保持纖維的原有形態，致使纖維塌陷成扁平狀。

優選地，上述燒結采用程序控溫分段連續燒結，在流動氣氛下，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，制纖后燒結前包括預成型步驟，所述預成型是將聚四氟乙烯前驅膜纏繞在支撐模上，通過纏繞層數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過程的應力取向。

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