[發(fā)明專利]一種孔結(jié)構(gòu)可調(diào)控的聚四氟乙烯多孔膜的制備方法

在審

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• 申請日: 2022-05-11
• 公開（公告）號: CN114892343A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃慶林;許孟迪;郁世文;程金雪
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D04H1/4318;D06C7/00
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞

本發(fā)明公開了一種孔結(jié)構(gòu)可調(diào)控的聚四氟乙烯多孔膜的制備方法，將聚四氟乙烯水分散乳液和紡絲載體水溶液混合攪拌均勻，并靜置脫泡，制得紡絲液；將紡絲液通過靜電紡絲工藝成膜，然后去除膜中殘留的水分，制得聚四氟乙烯初生膜；將初生膜進(jìn)行燒結(jié)處理，使得紡絲載體分解去除，同時(shí)聚四氟乙烯樹脂熔融黏合形成連續(xù)體，得到聚四氟乙烯多孔膜。本發(fā)明通過對紡絲液中聚四氟乙烯樹脂與紡絲載體的質(zhì)量比的調(diào)控，對膜孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，制得包括無序的納米纖維堆積孔以及類圓形均質(zhì)燒結(jié)孔的多種孔結(jié)構(gòu)的PTFE多孔膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膜技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種孔結(jié)構(gòu)可調(diào)控的聚四氟乙烯多孔膜的制備方法。

背景技術(shù)

聚四氟乙烯(PTFE)由C-C鍵和C-F鍵組成，氟原子沿著C-C骨架扭曲成螺旋狀，在C-C鍵周圍形成均勻連續(xù)的保護(hù)層，使得PTFE具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、強(qiáng)疏水性等，已在化工材料、生物醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。由PTFE制備的多孔膜材料也被廣泛應(yīng)用于油水分離、膜蒸餾、防水透氣等領(lǐng)域。

目前，PTFE多孔膜通常采用專利號為US 3953566和US 4187390所公開的雙向拉伸法進(jìn)行制備，該方法主要包括以下步驟：首先是將PTFE分散樹脂與潤滑劑共混后進(jìn)行糊膏擠出；隨后在PTFE熔點(diǎn)以下進(jìn)行單向或雙向拉伸致孔，燒結(jié)定型后即可得到PTFE多孔膜。PTFE雙向拉伸膜具有由節(jié)點(diǎn)和微纖構(gòu)成的裂隙孔結(jié)構(gòu)，然而PTFE雙向拉伸膜大都存在膜孔結(jié)構(gòu)單一、孔徑分布寬、孔結(jié)構(gòu)調(diào)控困難、模量低導(dǎo)致使用過程中需要支撐體等缺點(diǎn)，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。申請?zhí)枮?01510371748.7的專利公開了一種靜電紡絲全氟聚合物納米纖維膜的制備方法，其制備的PTFE膜孔僅為納米纖維交織而成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，膜孔結(jié)構(gòu)單一、孔徑分布較寬、孔結(jié)構(gòu)調(diào)控困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種孔結(jié)構(gòu)可調(diào)控的聚四氟乙烯多孔膜的制備方法。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種孔結(jié)構(gòu)可調(diào)控的聚四氟乙烯多孔膜的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1、將聚四氟乙烯水分散乳液和紡絲載體水溶液混合攪拌均勻，并靜置脫泡，制得紡絲液；紡絲載體為低分解溫度的水溶性聚合物；

步驟2、將步驟1的紡絲液通過靜電紡絲工藝成膜，然后去除膜中殘留的水分，制得聚四氟乙烯初生膜；

步驟3、將步驟2的初生膜進(jìn)行燒結(jié)處理，使得紡絲載體分解去除，同時(shí)聚四氟乙烯樹脂熔融黏合形成連續(xù)體，得到聚四氟乙烯多孔膜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于：

(1)本發(fā)明通過對紡絲液中聚四氟乙烯樹脂與紡絲載體的質(zhì)量比的調(diào)控，對膜孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，制得包括無序的納米纖維堆積孔以及類圓形均質(zhì)燒結(jié)孔的多種孔結(jié)構(gòu)的PTFE多孔膜。由無序的納米纖維堆積孔向類圓形均質(zhì)燒結(jié)孔結(jié)構(gòu)演變的過程中膜孔徑逐漸減小，孔隙率逐漸降低，液體滲透壓值顯著增大。

(2)本發(fā)明通過對初生膜進(jìn)行輥壓處理，可以降低膜孔尺寸；通過對輥壓壓力進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)對膜孔結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步調(diào)節(jié)，有效拓展了聚四氟乙烯多孔膜的應(yīng)用領(lǐng)域。

(3)本發(fā)明僅加入紡絲載體，且在燒結(jié)成型過程中易去除，避免了添加劑過多導(dǎo)致去除和回收成本高的缺點(diǎn)，同時(shí)所用試劑綠色環(huán)保，大大降低了環(huán)境污染。

(4)本發(fā)明簡單易行，操作簡單，制得聚四氟乙烯多孔膜與聚四氟乙烯雙向拉伸膜的“纖維-節(jié)點(diǎn)”裂隙孔相比，易于調(diào)控、孔徑更小、孔徑分布更窄、模量更高，使用時(shí)無需支撐體，且具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性等綜合性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的聚四氟乙烯多孔膜的表面形貌圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的聚四氟乙烯多孔膜的斷面形貌圖；