一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种薄膜的制备方法，尤其涉及一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜。薄膜厚度15～20nm，透气量为100-120L/m2/s，过滤精度为99.99%以上；它的制备步骤包括：润滑混合：将PTFE微粉与液体润滑剂混合，在85℃～90℃的温度下静置3～6小时，形成PTFE物料；液体润滑剂包括航空煤油和硅油，航空煤油添加量为PTFE微粉质量的10-30%，硅油添加量为PTFE微粉质量的1-10%；制坯压延；脱脂改性：加入占PTFE微粉质量1-3%的助剂，将PTFE基带在200-250℃纵向拉伸1.5-2.5倍后形成脱脂基带；助剂包括按 重 量比1-3:1混合的第一弹力胶和第二弹力胶；拉伸定型：将脱脂基带在215℃～235℃下横向拉伸，然后烧结定型；冷却固化。本发明的PTFE薄膜的PM2.5拦截效果好。
【专利说明】一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种薄膜的制备方法，尤其涉及一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜。
【背景技术】
[0002]膜技术在最近40年间得到巨大的发展，聚四氟乙烯(PTFE)薄膜是由美国Gore公司率先研制成功，它是由数十亿微细的内部相互牵连的连续原纤组成，薄膜强度高，表面光洁。此外，PTFE化学惰性和耐热稳定性更拓宽了其应用领域，无论是置于苛刻的化学环境下，曝露于高温条件下，或是要求生物兼容性及低化学可萃取的场合，多孔PTFE薄膜可视作为理想的材料，被广泛用于化工、电子、石油、仪器仪表等超净过滤材料。然而，PTFE材料线膨胀系数较大，在-50°C?250°C之间，PTFE线膨胀系数达1.13X10_4/°C?2.16X10_5/°C，是钢铁的13倍，与其他材料复合容易发生变形、开裂等现象。
[0003]鉴于空气中PM2.5居高不下，空气问题再次受到国人的重视。PM2.5主要来自于燃烧，尤其是利用煤炭进行发电的企业。若将发电机组全部改建显然投资巨大。CN1775847(2006-5-24)公开了一种空气除菌用PTFE微孔膜制备方法，它将PTFE树脂粉末和润滑油混和、压坯、压延、纵向拉伸、横向拉伸和热定型工序完成，制得微孔孔径是0.12微米?0.2微米。实践证明，经过上述工序加工的薄膜，透气量和过滤精度都有待改进。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种PM2.5拦截效果好的空气过滤用聚四氟乙烯薄膜。
[0006]本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜，聚四氟乙烯薄膜厚度15?20nm，透气量为100-120L/m2/s，过滤精度为99.99%以上；
它依次通过以下步骤制备而成:
(O润滑混合:将孔径为0.215?0.225微米的聚四氟乙烯微粉与液体润滑剂混合，在85°C?90°C的温度下静置3?6小时，使树脂粉末和液体润滑剂充分混合，形成聚四氟乙烯物料；
所述聚四氟乙烯树脂微粉的结晶度为98%?99.9%、分子量为200万?1000万；
所述液体润滑剂包括航空煤油和硅油，所述航空煤油添加量为所述聚四氟乙烯微粉质量的10-30%,所述娃油添加量为所述聚四氟乙烯微粉质量的1-10% ；
(2)制坯压延:将所述聚四氟乙烯物料在60°C?80°C下在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在70°C?90°C的温度下挤出棒状物，然后经压延机在70°C?90°C下压延成聚四氟乙烯基带；
(3)脱脂改性:加入占所述聚四氟乙烯微粉质量1-3%的助剂，将所述聚四氟乙烯基带在200-250°C纵向拉伸1.5-2.5倍后形成脱脂基带；
所述助剂包括按重量比1-3:1混合的第一弹力胶和第二弹力胶； 所述第一弹力胶包括10-35份重量的固体含量为60-75%的丙烯酸树脂乳液、10-15份水性聚氨酯、3-6份竹炭粉、5-8份重量的丙烯酸树脂粉末、2-6份重量的固体含量为20-35%的EVA乳液以及1-4份重量的氯化聚丙烯；
所述丙烯酸树脂乳液的制备方法是:配制80-110份重量的丙烯酸酯单体混合液待用，然后将辛基酚聚氧乙烯醚、磺化蓖麻油、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的几种组成的5-7份重量的乳化剂、0.3-0.7份重量的碳酸氢钠和去离子水加入到反应釜中，再向其中加入配制好的1/3丙烯酸酯单体混合液，升温至50-90°C，充分搅拌20-40min ;升温至60-100°C，滴加剩余的2/3丙烯酸酯单体混合液及过硫酸铵溶液引发剂，滴加时间控制为l-4h，保证单体先于引发剂溶液滴加完；滴加完毕后保温l_4h，冷却后调节乳液pH值到7左右；
所述第二弹力胶的制备方法为:将质量浓度为30-45%的聚乙烯醇水溶液25-38重量份和5-10%的水性聚氨酯水溶液15-20重量份加温至60-80°C，降温至30_50°C添加丙烯酸酯10-15重量份，然后加入0.1-0.2被％氢氧化钾15-20重量份升温至100-110°C，再加入骨质蛋白5-8重量份、松香脂6-9重量份、从天然植物中提取的糠醇1-5重量份、从天然植物中提取的植物酚2-4重量份；反应3-5小时降温至45-55°C，然后加入苯甲酸钠0.06-0.08重量份、二叔丁基过氧化物0.01-0.02重量份、催化剂1-5份和醋酸乙酯0.1-0.3重量份，搅拌1-1.5小时，冷却，制得所述第二弹力胶；
(4)拉伸定型:将所述脱脂基带在215°C?235°C下横向拉伸，然后在280°C?330°C烧结定型，烧结时间90?100秒,获得热定型薄膜；
(5)冷却固化:将所述热定型薄膜喷淋冷却水，所述冷却水温度为10°C?20°C，冷却水喷淋时间30?50秒，水压2000帕-3000帕，使热定型后的薄膜降至40-50°C。
[0007]本发明的助剂不仅环保、耐水、防霉，赋予本发明聚四氟乙烯基带具有更好的杀菌性、稳定性、分散性能和粘合性能；增加聚四氟乙烯薄膜的杀菌性和防霉性。
[0008]本发明制得的聚四氟乙烯高精度过滤膜具有更好的韧性，能够被拉得更均匀，在膜成型时能够开孔率高而且孔径分布更加均匀。该过滤膜复合在针刺毡，玻纤布或芳纶毡后能用于高温烟气的过滤，在保证过滤通量的同时，对PM2.5的拦截效果非常好，即使再大的排放量也能控制PM2.5排放量在10mg/m3以下。
[0009]本发明所述方法制备的聚四氟乙烯薄膜厚度15?20nm，透气量为100_120L/m2/s，过滤精度为99.99%以上；
同时薄膜横向收缩率小于3%，纵向收缩率小于5%。而现有技术制备的双向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜的横向收缩率为20%左右，纵向收缩率为30%左右。
[0010]作为优选，所述制坯具体是将所述聚四氟乙烯物料在70°C下在压坯机上压制成直径为30-50mm的圆柱形毛还,将毛还通过推压机在80°C的温度下挤出直径为8_15mm的圆柱形棒状物，然后经压延机在70 V?90 V下压延成聚四氟乙烯基带。
[0011]作为优选，所述制备方法还包括将冷却固化后获得的聚四氟乙烯薄膜通过施加所述助剂胶粘复合在针刺毡、玻纤布或芳纶毡上形成空气过滤用聚四氟乙烯薄膜。
[0012]作为优选，所述助剂施加量为所述聚四氟乙烯薄膜质量的3_5%。
[0013]作为优选，所述聚四氟乙烯薄膜横向收缩率小于3%，纵向收缩率小于5%。
[0014]作为优选，所述第二弹力胶中的催化剂为氢氧化钠。
[0015]作为优选，所述竹炭粉的具体制备方法为:
a.原料前处理:将竹子送入微波真空罐中，抽真空至真空度为-0.02MPa?-0.0OlMPa,再进行微波处理，微波频率为300MHz?950MHz，微波处理时间为I?3min ；
b.初级炭制备:将经过原料前处理所得的竹子依次经历干燥、预炭化、炭化、煅烧和冷却，控制煅烧以5-15°C /min的速率升温至700_750°C并保温40_80min，然后再以5-150C /min的速率升温至1000-1500°C并保温2_8h，接着以18_25°C /min的速率降温至300-4000C，再随炉冷却至室温，得到初级炭；
c.活化处理:将所得初级炭与140-160g/L聚马来酸和40-70g/L次亚磷酸钠混合液按质量比1:3-4混合浸没3-5h，然后用去离子水清洗至pH值为中性；
d.制粒。
[0016]发明人选用特定的活化处理配合原料前处理和初级炭制备，获得具有高抑菌率和抑菌值的竹炭粉；同时，竹炭粉作为助剂的添加原料，又可进一步提高助剂的抑菌性、稳定性、分散性和粘合性，在提高聚四氟乙烯脱脂效果的同时，能提高聚四氟乙烯薄膜纵向拉伸性能。
[0017]作为优选，所述丙烯酸树脂乳液由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十八烷基酯中的任意一种或几种与甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酰胺、苯乙烯中的任意一种或几种作为单体与乳化剂、过硫酸铵引发剂、碳酸氢钠和去离子水合成。
[0018]作为优选，所述从天然植物中提取的糠醇选自从玉米芯的芯渣、燕麦或小麦的麦麸或竹木屑中萃取的糠醇。
[0019]作为优选，所述从天然植物中提取的植物酚为丁香酚或腰果酚。
[0020]作为优选，所述助剂中还含有纳米银5X 10_5-9X 10_5份；
所述纳米银按照以下步骤制备而成:
A.将十二烷基磺酸钠溶液、水性聚丙烯酸酯和水合联氨溶液加入硝酸银水溶液中获得混合液，所述十二烷基磺酸钠与硝酸银的摩尔比为4-6:1 ;所述水性聚丙烯酸酯与硝酸银的摩尔比为0.4-0.6:1 ；;所述水合联氨与硝酸银的摩尔比为0.2-0.3:1 ；
B.向所述混合液中加入冠醚和偏磷酸钠，所述冠醚与硝酸银的摩尔比为3-5:1;所述偏磷酸钠与硝酸银的摩尔比为0.8-1.3:1，控制pH值为8-9，得到纳米银。
[0021]冠醚具有疏水的外部骨架和亲水的可以和金属离子成键的内腔，能够与碱金属离子形成稳定的配合物。同时，本发明配合在后续的还原反应中加入偏磷酸钠，一方面使反应体系中游离的或裸露的还原负离子具有更高的反应活性；同时，碱金属与冠醚发生配位络合后，碱金属阳离子被冠醚包覆于内腔内，由此便拉开纳米银体系中正负电荷之间的距离，使得纳米银能够稳定分散于水溶液中，不易团聚。
[0022]综上所述，本发明具有以下有益效果:
(1)本发明制得的聚四氟乙烯高精度过滤膜具有更好的韧性，能够被拉得更均匀，在膜成型时能够开孔率高而且孔径分布更加均匀，厚度小，尤其适合制备复合膜，例如可复合在针刺毡，玻纤布或芳纶毡后能用于高温烟气的过滤，在保证过滤通量的同时，对PM2.5的拦截效果非常好；
(2)由于在薄膜热定型后采用冷却水处理，迅速降低薄膜温度，冷却时间短，效果好，工艺简单，处理成本低；
(3)在使用或存储过程中，不会因薄膜尺寸收缩而降低孔径，因此薄膜的横向和纵向尺寸得以保持。
[0023]
【具体实施方式】
[0024]实施例一
助剂包括按重量比1:1混合的第一弹力胶和第二弹力胶；
第一弹力胶包括10份重量的固体含量为60%的丙烯酸树脂乳液、10份水性聚氨酯、3份竹炭粉、5份重量的丙烯酸树脂粉末、2份重量的固体含量为20%的EVA乳液以及I份重量的氯化聚丙烯；
丙烯酸树脂乳液的制备:
4.63份辛基酚聚氧乙烯醚(0P-10)、1.67份十二烷基硫酸钠、0.6份碳酸氢钠溶于70份去离子水，然后加入反应釜中，升温至70°C左右；称取1.3份甲基丙烯酸甲酯、2.14份苯乙烯、50.9份丙烯酸丁酯、29.08份丙烯酸异辛酯、2.45份甲基丙烯酸丁酯、1.8份丙烯腈、0.8份丙烯酸和1.44份甲基丙烯酸制成混合单体；将1/3份混合单体加入反应釜中，在85°C预乳化30min ;然后将0.45份引发剂过硫酸铵(APS)加入到50份去离子水中制成溶液逐渐滴加至反应釜中，同时滴加剩余单体，约3h滴加完毕，控制混合单体先于引发剂溶液滴加完；滴加完毕后，保温Ih后即可制成待用乳液；
丙烯酸树脂粉末的制备:将3份BPO溶于13.3份甲基丙烯酸甲酯、61份苯乙烯、21.4份丙烯酸正丁酯和4.3份丙烯酸的混合单体中；将溶有引发剂的混合单体加入到溶有7.5份保护胶体的500份去离子水中，高速搅拌，同时在30min内升温至85°C ;保温反应4h后收集产物；将产物烘干粉碎后，以200目筛网过滤制成丙烯酸树脂粉末待用。
[0025]第二弹力胶的制备方法为:将质量浓度为30%的聚乙烯醇水溶液25重量份和5%的水性聚氨酯水溶液15重量份加温至60°C，降温至30°C添加丙烯酸酯10重量份，然后加Λ 0.^^%氢氧化钾15重量份升温至100°C，再加入骨质蛋白5重量份、松香脂6重量份、从竹木屑中萃取的糠醇I重量份、丁香酚2重量份；反应3小时降温至45°C，然后加入苯甲酸钠0.06重量份、二叔丁基过氧化物0.01重量份、氢氧化钠I份和醋酸乙酯0.1重量份，搅拌I小时，冷却，制得所述第二弹力胶。
[0026]竹炭粉经过原料前处理、初级炭制备、活化处理和制粒步骤制得；竹炭粉的具体制备方法为:
a.原料前处理:将竹子送入微波真空罐中，抽真空至真空度为-0.0lMPa，再进行微波处理，微波频率为650MHz，微波处理时间为2min ；
b.初级炭制备:将经过原料前处理所得的竹子依次经历干燥、预炭化、炭化、煅烧和冷却，控制煅烧以10°C /min的速率升温至730°C并保温50min，然后再以8V /min的速率升温至1300°C并保温6h，接着以22°C /min的速率降温至350°C，再随炉冷却至室温，得到初级炭；
c.活化处理:将所得初级炭与140-160g/L聚马来酸和60g/L次亚磷酸钠混合液按质量比1:3.5混合浸没4h，然后用去离子水清洗至pH值为中性； d.制粒。
[0027]空气过滤用聚四氟乙烯薄膜的制备方法依次包括以下步骤:
(O润滑混合:将孔径为0.215微米的聚四氟乙烯微粉与液体润滑剂混合，在85°C的温度下静置3小时，使树脂粉末和液体润滑剂充分混合，形成聚四氟乙烯物料；
聚四氟乙烯树脂微粉的结晶度为98%?99.9%、分子量为200万?300万；
液体润滑剂包括航空煤油和硅油，航空煤油添加量为聚四氟乙烯微粉质量的10%，硅油添加量为聚四氟乙烯微粉质量的1% ;
(2)制坯压延:将聚四氟乙烯物料在60°C下在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在70°C的温度下挤出棒状物，然后经压延机在70°C下压延成聚四氟乙烯基带；
(3)脱脂改性:加入占聚四氟乙烯微粉质量1%的助剂，将聚四氟乙烯基带在200°C纵向拉伸1.5倍后形成脱脂基带；
(4)拉伸定型:将脱脂基带在215°C下横向拉伸，然后在280°C烧结定型，烧结时间90秒，获得热定型薄膜；
(5)冷却固化:将热定型薄膜喷淋冷却水，冷却水温度为10°C，冷却水喷淋时间30秒，水压2000帕，使热定型后的薄膜降至40°C。
[0028]经检测，聚四氟乙烯薄膜用于高温烟气的过滤，PM2.5排放量在10mg/m3以下；制备的聚四氟乙烯微孔薄膜材料，横向收缩率为2.7%，纵向收缩率为4% ;制备的聚四氟乙烯薄膜厚度15?20nm，透气量为100-120L/m2/s，过滤精度为99.99%以上。
[0029]实施例二
助剂包括按重量比3:1混合的第一弹力胶和第二弹力胶；
第一弹力胶包括35份重量的固体含量为75%的丙烯酸树脂乳液、15份水性聚氨酯、5份竹炭粉、8份重量的丙烯酸树脂粉末、6份重量的固体含量为35%的EVA乳液以及4份重量的氯化聚丙烯；
丙烯酸树脂乳液的制备:5.28份磺化蓖麻油、1.84份十二烷基硫酸钠、0.66份碳酸氢钠溶于70份去离子水，然后加入到反应釜中，升温至70°C左右；称取6.12份甲基丙烯酸甲酯、62.78份丙烯酸丁酯、11.58份苯乙烯、7.35份甲基丙烯酸丁酯、0.88份丙烯酸、1.58份甲基丙烯酸、8.7份丙烯酸异辛酯制成混合单体；将1/3份混合单体加入反应釜中，在85°C预乳化30min ;然后将0.5份引发剂APS加入到50份去离子水中制成溶液逐渐滴加至反应釜中，同时滴加剩余单体，约3h滴加完毕，控制混合单体先于引发剂溶液滴加完；滴加完毕后，保温Ih后即可制成待用乳液；
丙烯酸树脂粉末的制备:将4份BPO溶于15.96份甲基丙烯酸甲酯、65份苯乙烯、23.54份丙烯酸正丁酯、4.3份丙烯酸的混合单体中；将溶有引发剂的混合单体加入到溶有8份保护胶体的600份去离子水中，高速搅拌，同时在30min内升温至85°C ;保温反应4h后收集产物；将产物烘干粉碎后，以200目筛网过滤制成丙烯酸树脂粉末待用。
[0030]第二弹力胶的制备方法为:将质量浓度为38%的聚乙烯醇水溶液29重量份和8%的水性聚氨酯水溶液18重量份加温至70°C，降温至40°C添加丙烯酸酯13重量份，然后加入0.15￥〖％氢氧化钾18重量份升温至105°C，再加入骨质蛋白6重量份、松香脂7重量份、从燕麦或小麦的麦麸萃取的糠醇1-5重量份、腰果酚3重量份；反应4小时降温至48°C，然后加入苯甲酸钠0.07重量份、二叔丁基过氧化物0.015重量份、氢氧化钠4份和醋酸乙酯0.2重量份，搅拌1.2小时，冷却，制得所述第二弹力胶。
[0031]竹炭粉经过原料前处理、初级炭制备、活化处理和制粒步骤制得；竹炭粉的具体制备方法为:
a.原料前处理:将竹子送入微波真空罐中，抽真空至真空度为-0.0OlMPa，再进行微波处理，微波频率为950MHz，微波处理时间为3min ；
b.初级炭制备:将经过原料前处理所得的竹子依次经历干燥、预炭化、炭化、煅烧和冷却，控制煅烧以15°C /min的速率升温至750°C并保温80min，然后再以15°C /min的速率升温至1500°C并保温2-8h，接着以25 V /min的速率降温至400°C，再随炉冷却至室温，得到初级炭；
c.活化处理:将所得初级炭与160g/L聚马来酸和70g/L次亚磷酸钠混合液按质量比I: 4混合浸没5h，然后用去离子水清洗至pH值为中性；
d.制粒。
[0032]空气过滤用聚四氟乙烯薄膜的制备方法依次包括以下步骤:
(O润滑混合:将孔径为0.22微米的聚四氟乙烯微粉与液体润滑剂混合，在88°C的温度下静置5小时，使树脂粉末和液体润滑剂充分混合，形成聚四氟乙烯物料；
聚四氟乙烯树脂微粉的结晶度为98%?99.9%、分子量为600万?800万；
液体润滑剂包括航空煤油和硅油，航空煤油添加量为聚四氟乙烯微粉质量的19%，硅油添加量为聚四氟乙烯微粉质量的7% ;
(2)制坯压延:将聚四氟乙烯物料在70°C下在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在80°C的温度下挤出棒状物，然后经压延机在80°C下压延成聚四氟乙烯基带；
(3)脱脂改性:加入占聚四氟乙烯微粉质量2%的助剂，将聚四氟乙烯基带在220°C纵向拉伸2倍后形成脱脂基带；
(4)拉伸定型:将脱脂基带在225°C下横向拉伸，然后在300°C烧结定型，烧结时间95秒，获得热定型薄膜；
(5)冷却固化:将热定型薄膜喷淋冷却水，冷却水温度为15°C，冷却水喷淋时间40秒，水压2500帕，使热定型后的薄膜降至46°C。
[0033]经检测，聚四氟乙烯薄膜用于高温烟气的过滤，PM2.5排放量在10mg/m3以下；制备的聚四氟乙烯微孔薄膜材料，横向收缩率为1.7%，纵向收缩率为3% ;制备的聚四氟乙烯薄膜厚度18nm，透气量为110L/m2/S，过滤精度为99.99%以上。
[0034]实施例三
助剂包括按重量比2:1混合的第一弹力胶和第二弹力胶；
第一弹力胶包括25份重量的固体含量为65%的丙烯酸树脂乳液、12份水性聚氨酯、6份竹炭粉、7份重量的丙烯酸树脂粉末、5份重量的固体含量为28%的EVA乳液以及3份重量的氯化聚丙烯；
丙烯酸树脂乳液的制备:4.5份0P-10、1.62份十二烷基硫酸钠、0.55份碳酸氢钠溶于70份去离子水，然后加入到反应釜中，升温至70°C左右；称取5.42份甲基丙烯酸甲酯、54.79份丙烯酸丁酯、10.11份苯乙烯、6.55份甲基丙烯酸丁酯、0.76份丙烯酸、1.41份甲基丙烯酸、7.83份丙烯酸异辛酯制成混合单体；将1/3份混合单体加入反应釜中，在85°C预乳化30min ;然后将0.42份引发剂APS加入到50份去离子水中制成溶液逐渐滴加至反应釜中，同时滴加剩余单体，约3h滴加完毕，控制混合单体先于引发剂溶液滴加完；滴加完毕后，保温Ih后即可制成待用乳液；
丙烯酸树脂粉末的制备:将2.7份BPO溶于11.97份甲基丙烯酸甲酯、57.95份苯乙烯、19.26份丙烯酸正丁酯、4.1份丙烯酸的混合单体中；将溶有引发剂的混合单体加入到溶有6份保护胶体的420份去离子水中，高速搅拌，同时在30min内升温至85°C ;保温反应4h后收集产物；将产物烘干粉碎后，以200目筛网过滤制成丙烯酸树脂粉末待用；
第二弹力胶的制备方法为:将质量浓度为45%的聚乙烯醇水溶液38重量份和10%的水性聚氨酯水溶液20重量份加温至80°C，降温至50°C添加丙烯酸酯15重量份，然后加入0.2￥丨％氢氧化钾20重量份升温至110°C，再加入骨质蛋白8重量份、松香脂9重量份、从玉米芯的芯渣萃取的糠醇5重量份、丁香酚4重量份；反应5小时降温至55°C，然后加入苯甲酸钠0.08重量份、二叔丁基过氧化物0.02重量份、氢氧化钠5份和醋酸乙酯0.3重量份，搅拌1.5小时，冷却，制得所述第二弹力胶。
[0035]竹炭粉经过原料前处理、初级炭制备、活化处理和制粒步骤制得；竹炭粉的具体制备方法为:
a.原料前处理:将竹子送入微波真空罐中，抽真空至真空度为-0.02MPa，再进行微波处理，微波频率为300MHz，微波处理时间为Imin ；
b.初级炭制备:将经过原料前处理所得的竹子依次经历干燥、预炭化、炭化、煅烧和冷却，控制煅烧以5°C /min的速率升温至700°C并保温40min，然后再以5°C /min的速率升温至1000°C并保温2h，接着以18°C /min的速率降温至300°C，再随炉冷却至室温，得到初级炭;
c.活化处理:将所得初级炭与140g/L聚马来酸和40g/L次亚磷酸钠混合液按质量比1:3混合浸没3h，然后用去离子水清洗至pH值为中性；
d.制粒。
[0036]空气过滤用聚四氟乙烯薄膜的制备方法依次包括以下步骤:
(O润滑混合:将孔径为0.225微米的聚四氟乙烯微粉与液体润滑剂混合，在90°C的温度下静置6小时，使树脂粉末和液体润滑剂充分混合，形成聚四氟乙烯物料；
聚四氟乙烯树脂微粉的结晶度为98%?99.9%、分子量为800万?1000万；
液体润滑剂包括航空煤油和硅油，航空煤油添加量为聚四氟乙烯微粉质量的30%，硅油添加量为聚四氟乙烯微粉质量的10% ；
(2)制坯压延:将聚四氟乙烯物料在80°C下在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在90°C的温度下挤出棒状物，然后经压延机在90°C下压延成聚四氟乙烯基带；
(3)脱脂改性:加入占聚四氟乙烯微粉质量3%的助剂，将聚四氟乙烯基带在250V纵向拉伸2.5倍后形成脱脂基带；
(4)拉伸定型:将脱脂基带在215°C?235°C下横向拉伸，然后在330°C烧结定型，烧结时间100秒，获得热定型薄膜；
(5)冷却固化:将热定型薄膜喷淋冷却水，冷却水温度为20°C，冷却水喷淋时间50秒，水压3000帕，使热定型后的薄膜降至50°C。
[0037]经检测，聚四氟乙烯薄膜用于高温烟气的过滤，PM2.5排放量在10mg/m3以下；制备的聚四氟乙烯微孔薄膜材料，横向收缩率为1.5%，纵向收缩率为1% ;制备的聚四氟乙烯薄膜厚度20nm，透气量为120L/m2/s，过滤精度为99.99%以上。
[0038]实施例四
同实施例一，不同的是制坯具体是将所述聚四氟乙烯物料在70 V下在压坯机上压制成直径为30mm的圆柱形毛还,将毛还通过推压机在80 °C的温度下挤出直径为8mm的圆柱形棒状物，然后经压延机在70 V V下压延成聚四氟乙烯基带。
[0039]助剂中还含有纳米银5 X 10_5份；
纳米银按照以下步骤制备而成:
A.将十二烷基磺酸钠溶液、水性聚丙烯酸酯和水合联氨溶液加入硝酸银水溶液中获得混合液，十二烷基磺酸钠与硝酸银的摩尔比为4:1 ;水性聚丙烯酸酯与硝酸银的摩尔比为0.4:1 ;水合联氨与硝酸银的摩尔比为0.2:1 ；
B.向混合液中加入冠醚和偏磷酸钠，冠醚与硝酸银的摩尔比为3:1;偏磷酸钠与硝酸银的摩尔比为0.8:1，控制pH值为8，得到纳米银。
[0040]制备方法还包括将冷却固化后获得的聚四氟乙烯薄膜通过施加所述助剂胶粘复合在针刺毡形成空气过滤用聚四氟乙烯薄膜；助剂施加量为所述聚四氟乙烯薄膜质量的
3% ο
[0041]实施例五
同实施例一，不同的是制坯具体是将所述聚四氟乙烯物料在70 V下在压坯机上压制成直径为50mm的圆柱形毛还,将毛还通过推压机在80 °C的温度下挤出直径为15mm的圆柱形棒状物，然后经压延机在90 V下压延成聚四氟乙烯基带。
[0042]助剂中还含有纳米银9 X 10_5份；
纳米银按照以下步骤制备而成:
A.将十二烷基磺酸钠溶液、水性聚丙烯酸酯和水合联氨溶液加入硝酸银水溶液中获得混合液，十二烷基磺酸钠与硝酸银的摩尔比为6:1 ;水性聚丙烯酸酯与硝酸银的摩尔比为
0.6:1 ；;水合联氨与硝酸银的摩尔比为0.3:1 ;
B.向混合液中加入冠醚和偏磷酸钠，冠醚与硝酸银的摩尔比为5:1;偏磷酸钠与硝酸银的摩尔比为1.3:1，控制pH值为9，得到纳米银。
[0043]制备方法还包括将冷却固化后获得的聚四氟乙烯薄膜通过施加助剂胶粘复合在玻纤布上形成空气过滤用聚四氟乙烯薄膜。助剂施加量为聚四氟乙烯薄膜质量的5%。
[0044]实施例六
同实施例一，不同的是制坯具体是将聚四氟乙烯物料在70 V下在压坯机上压制成直径为40mm的圆柱形毛还,将毛还通过推压机在80°C的温度下挤出直径为1mm的圆柱形棒状物，然后经压延机在80 V下压延成聚四氟乙烯基带。
[0045]助剂中还含有纳米银7X 10_5份；
纳米银按照以下步骤制备而成:
A.将十二烷基磺酸钠溶液、水性聚丙烯酸酯和水合联氨溶液加入硝酸银水溶液中获得混合液，十二烷基磺酸钠与硝酸银的摩尔比为5:1 ;水性聚丙烯酸酯与硝酸银的摩尔比为
0.5:1 ；;水合联氨与硝酸银的摩尔比为0.25:1 ;
B.向混合液中加入冠醚和偏磷酸钠，冠醚与硝酸银的摩尔比为4:1;偏磷酸钠与硝酸银的摩尔比为0.9:1，控制pH值为8，得到纳米银。
[0046]制备方法还包括将冷却固化后获得的聚四氟乙烯薄膜通过施加所述助剂胶粘复合在芳纶毡上形成空气过滤用聚四氟乙烯薄膜。助剂施加量为所述聚四氟乙烯薄膜质量的
4% ο
[0047]本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
【权利要求】
1.一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于聚四氟乙烯薄膜厚度15?20nm，透气量为100-120L/m2/s，过滤精度为99.99%以上； 它依次通过以下步骤制备而成: (1)润滑混合:将孔径为0.215?0.225微米的聚四氟乙烯微粉与液体润滑剂混合，在85°C?90°C的温度下静置3?6小时，使树脂粉末和液体润滑剂充分混合，形成聚四氟乙烯物料； 所述聚四氟乙烯树脂微粉的结晶度为98%?99.9%、分子量为200万?1000万； 所述液体润滑剂包括航空煤油和硅油，所述航空煤油添加量为所述聚四氟乙烯微粉质量的10-30%,所述娃油添加量为所述聚四氟乙烯微粉质量的1-10% ； (2)制坯压延:将所述聚四氟乙烯物料在60V?80°C下在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在70°C?90°C的温度下挤出棒状物，然后经压延机在70°C?90°C下压延成聚四氟乙烯基带； (3)脱脂改性:加入占所述聚四氟乙烯微粉质量1-3%的助剂，将所述聚四氟乙烯基带在200-250°C纵向拉伸1.5-2.5倍后形成脱脂基带； 所述助剂包括按重量比1-3:1混合的第一弹力胶和第二弹力胶； 所述第一弹力胶包括10-35份重量的固体含量为60-75%的丙烯酸树脂乳液、10-15份水性聚氨酯、3-6份竹炭粉、5-8份重量的丙烯酸树脂粉末、2-6份重量的固体含量为20-35%的EVA乳液以及1-4份重量的氯化聚丙烯； 所述丙烯酸树脂乳液的制备方法是:配制80-110份重量的丙烯酸酯单体混合液待用，然后将辛基酚聚氧乙烯醚、磺化蓖麻油、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的几种组成的5-7份重量的乳化剂、0.3-0.7份重量的碳酸氢钠和去离子水加入到反应釜中，再向其中加入配制好的1/3丙烯酸酯单体混合液，升温至50-90°C，充分搅拌20-40min ;升温至60-100°C，滴加剩余的2/3丙烯酸酯单体混合液及过硫酸铵溶液引发剂，滴加时间控制为l-4h，保证单体先于引发剂溶液滴加完；滴加完毕后保温l_4h，冷却后调节乳液pH值到7左右； 所述第二弹力胶的制备方法为:将质量浓度为30-45%的聚乙烯醇水溶液25-38重量份和5-10%的水性聚氨酯水溶液15-20重量份加温至60-80°C，降温至30_50°C添加丙烯酸酯10-15重量份，然后加入0.1-0.2被％氢氧化钾15-20重量份升温至100-110°C，再加入骨质蛋白5-8重量份、松香脂6-9重量份、从天然植物中提取的糠醇1-5重量份、从天然植物中提取的植物酚2-4重量份；反应3-5小时降温至45-55°C，然后加入苯甲酸钠0.06-0.08重量份、二叔丁基过氧化物0.01-0.02重量份、催化剂1-5份和醋酸乙酯0.1-0.3重量份，搅拌1-1.5小时，冷却，制得所述第二弹力胶； (4)拉伸定型:将所述脱脂基带在215°C?235°C下横向拉伸，然后在280°C?330°C烧结定型，烧结时间90?100秒,获得热定型薄膜； (5)冷却固化:将所述热定型薄膜喷淋冷却水，所述冷却水温度为10°C?20°C，冷却水喷淋时间30?50秒，水压2000帕-3000帕，使热定型后的薄膜降至40-50°C。
2.根据权利要求1所述的一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述制坯具体是将所述聚四氟乙烯物料在70°C下在压坯机上压制成直径为30-50mm的圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在80°C的温度下挤出直径为8-15mm的圆柱形棒状物，然后经压延机在70°C?90°C下压延成聚四氟乙烯基带。
3.根据权利要求2所述的一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述制备方法还包括将冷却固化后获得的聚四氟乙烯薄膜通过施加所述助剂胶粘复合在针刺毡、玻纤布或芳纶毡上形成空气过滤用聚四氟乙烯薄膜。
4.根据权利要求3所述的一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述助剂施加量为所述聚四氟乙烯薄膜质量的3-5%。
5.根据权利要求4所述的一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述第二弹力胶中的催化剂为氢氧化钠。
6.根据权利要求5所述的一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述竹炭粉的具体制备方法为: 原料前处理:将竹子送入微波真空罐中，抽真空至真空度为-0.02MPa?-0.0OlMPa,再进行微波处理，微波频率为300MHz?950MHz，微波处理时间为I?3min ； 初级炭制备:将经过原料前处理所得的竹子依次经历干燥、预炭化、炭化、煅烧和冷却，控制煅烧以5-15°C /min的速率升温至700_750°C并保温40_80min，然后再以5_15°C /min的速率升温至1000-1500°C并保温2-8h，接着以18_25°C /min的速率降温至300-400°C，再随炉冷却至室温，得到初级炭； 活化处理:将所得初级炭与140-160g/L聚马来酸和40-70g/L次亚磷酸钠混合液按质量比1:3-4混合浸没3-5h，然后用去离子水清洗至pH值为中性； 制粒。
7.根据权利要求6所述的一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述丙烯酸树脂乳液由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十八烷基酯中的任意一种或几种与甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酰胺、苯乙烯中的任意一种或几种作为单体与乳化剂、过硫酸铵引发剂、碳酸氢钠和去离子水合成。
8.根据权利要求7所述的一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述从天然植物中提取的糠醇选自从玉米芯的芯渣、燕麦或小麦的麦麸或竹木屑中萃取的糠醇。
9.根据权利要求8所述的一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述从天然植物中提取的植物酚为丁香酚或腰果酚。
10.根据权利要求9所述的一种空气过滤用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述助剂中还含有纳米银5 X 10_5-9 X 10_5份； 所述纳米银按照以下步骤制备而成: A.将十二烷基磺酸钠溶液、水性聚丙烯酸酯和水合联氨溶液加入硝酸银水溶液中获得混合液，所述十二烷基磺酸钠与硝酸银的摩尔比为4-6:1 ;所述水性聚丙烯酸酯与硝酸银的摩尔比为0.4-0.6:1 ；;所述水合联氨与硝酸银的摩尔比为0.2-0.3:1 ； B.向所述混合液中加入冠醚和偏磷酸钠，所述冠醚与硝酸银的摩尔比为3-5:1;所述偏磷酸钠与硝酸银的摩尔比为0.8-1.3:1，控制pH值为8-9，得到纳米银。
【文档编号】C08F291/06GK104497454SQ201410707660
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】周宏成 申请人:湖州绿净环保科技有限公司