[發明專利]一種基于聚四氟乙烯的管式陶瓷膜表面超疏水改性方法

有效

• 申請號: 202110120145.5
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN112934012B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 呂玉珍;李明哲;傅宏明;張云濤;陳海平
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: B01D71/82
• 分類號: B01D71/82;B01D71/36;B01D71/02;B01D69/04;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 趙徐平

本發明公開了一種基于聚四氟乙烯的管式陶瓷膜表面超疏水改性方法，包括以下步驟：采用乙基纖維素?無水乙醇溶膠作為膠態涂覆助劑，并添加PTFE的有機胺懸浮液，超聲分散并攪拌均勻后，得到膠態涂覆液；采用提拉浸漬法將膠態涂覆液涂覆于陶瓷膜基體上，經處理后得到表面超疏水的管式陶瓷膜。本發明提供的一種基于聚四氟乙烯的管式陶瓷膜表面超疏水改性方法，工藝流程簡單，解決管式陶瓷膜表面超疏水改性出現的不均勻問題，得到低粘附力超高接觸角的聚四氟乙烯超疏水表面，高于目前報道的聚四氟乙烯超疏水表面接觸角，具備一定程度的化學穩定性、機械穩定性、熱穩定性，適用于各類陶瓷膜管表面耐污穢自清潔涂層的構造。

技術領域

本發明涉及管式陶瓷膜表面改性技術領域，更具體的說是涉及一種基于聚四氟乙烯的管式陶瓷膜表面超疏水改性方法。

背景技術

在陶瓷膜表面構造疏水改性層通過為兩個步驟，第一步是在表面構造微納結構，第二步是采用低表面能物質進行接枝修飾，現階段微納結構的構造主流方法有水熱生長法，溶膠凝膠法，激光融覆法、化學沉積法等，降低表面能的方法多采用硅烷接枝法。

目前通過水熱生長法在SiN平板陶瓷膜表面構造ZnO微納結構以便于形成超疏水表面；通過三步化學沉積法在氧化鋁基管式陶瓷膜表面沉積氧化鋅微米棒/氧化鈰納米球復合來構造超疏水表面所需的微納結構等；通過靜電紡絲發引入聚四氟乙烯構造超疏水材料，其中靜電紡絲主要構造微納結構，聚四氟乙烯提供較低的表面能。水熱生長法在針對平板陶瓷膜時體現出優越性，但針對管式陶瓷膜時，無法保證均勻性。

Lv等學者在6061鋁基材料上采用刻蝕-沉積吸附-熱氧化固化的方法構造具備葉狀層級結構的聚四氟乙烯-氧化銅涂層，所制備的涂層對眾多液體包括水、墨水、牛奶、茶水、硫酸等都體現出良好的排斥性，接觸角均大于150°，滑動角均小于10°，同時涂層具備較強耐腐蝕性、化學穩定性、耐紫外性、熱穩定性、機械穩定性，能夠有效保護6061鋁合金基體在苛刻條件下免受腐蝕和污染，但該方法的刻蝕和沉積步驟難以在陶瓷基底上實現。龐等學者采用大氣等離子噴涂法在鋁合金基體表面制備了氧化鋁-二氧化鈦復合涂層，并在此基礎上采用溶膠凝膠法結合酸性SiO₂和硅烷偶聯劑制備了聚四氟乙烯的面層，得到了耐磨、耐腐蝕、高結合強度疏性涂層，但無法達到超疏水效果，接觸角僅130.9°。Pang等學者采用普魯蘭多糖：聚四氟乙烯＝1：9乳液未原料，通過靜電紡絲-380℃燒結技術合成了具有超疏水性(154°)、高楊氏模量(39MPa)的中空纖維膜，并在脫氨鄰域得到運用，達到87％的氨氮回收率，但其核心的靜電紡絲技術并不能運用于管狀陶瓷基底。

溶膠凝膠法在均勻性上體現出一定優越性，但在長期使用過程中，尤其在惡劣工況中(例如煙氣水回收的煙道工況)常出現局部剝落、長期穩定性差的問題，且部分原位溶膠凝膠法采用金屬醇鹽作為前驅體，成本較高。激光融覆以及化學氣相沉積法對實驗要求較高，工藝成本較高，不適合工業化大規模生產。以上所有方法最后都需要采用硅烷進行微納結構表面能降低工序，生產成本極高。

因此，如何提供一種具有低成本且具備一定程度的化學穩定性、機械穩定性、熱穩定性的基于聚四氟乙烯的管式陶瓷膜表面超疏水改性方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的不足，提供一種基于聚四氟乙烯的管式陶瓷膜表面超疏水改性方法，利用乙基纖維素-乙醇-三乙醇胺來均勻分散攜帶并暫時固定聚四氟乙烯粒子；利用偶氮二甲酰胺在一定溫度下在軟化的乙基纖維素基體上構造微納層級溝壑；利用攜帶上的聚四氟乙烯粒子在一定溫度以及一定時間的保溫條件下鋪展在微納層級溝壑上，構造出圓頂凸起的微納結構。