一种亲水性双向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜的制作方法

文档序号:8464335阅读:682来源:国知局
一种亲水性双向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及薄膜的技术领域,具体地提供一种亲水性双向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜。
【背景技术】
[0002]经双向拉伸成型的聚四氟乙烯微孔薄膜可形成“原纤-结点”的微观结构,由大量微孔组成,加上聚四氟乙烯材料本身具有耐酸碱、耐腐蚀、耐高温等特性,因此广泛用于空气和水过滤净化领域。但在水过滤领域,需要亲水性的薄膜,聚四氟乙烯本身具有强疏水性,因此需要亲水改性。目前关于PTFE材料表面亲水化改性的方法已有大量报道。主要方法有化学接枝亲水基团法、高能辐射(电子束等)引发接枝亲水基团法、等离子体作用引入表面羟基和羧基等方法。然而这些方法存在设备昂贵、改性效果不佳等技术问题。
[0003]例如CN102872732A(2013-1-16)公开了一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法,使用含氟聚醚多元醇溶液浸润聚四氟乙烯微孔膜,然后在一定的条件下同多异氰酸酯在聚四氟乙烯微孔膜聚合反应生成一种亲水性交联网络聚氨酯聚合物,而制得亲水性的聚四氟乙烯微孔膜,然而该薄膜的整体亲水性有待改进。

【发明内容】

[0004]本发明的目的是提供一种可一次成型、赋予薄膜整体亲水性能的亲水性双向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜。
[0005]本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种亲水性双向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜,薄膜的水通量为1200-3000公斤/小时?平方米(压力I公斤力/平方厘米);所述聚四氟乙烯微孔薄膜的加工方法包括以下步骤:
(1)混料:将聚四氟乙烯树脂粉末、液体润滑油和无机盐粉末按重量比为1:0.2-0.28:
0.01-0.2混和均匀,在40-80°C的温度下静置10-16小时,形成聚四氟乙烯物料;所述聚四氟乙烯树脂粉末的示差扫描量热法测试结晶度为98-99.9%、数均分子量为200-1000万;
(2)压坯与压延:将所述聚四氟乙烯物料在30-50°C下,在压坯机上压制成圆柱形毛坯,将毛坯通过推压机在40-60°C的温度下挤出棒状物,然后经压延机在40-60°C下压延成聚四氟乙烯基带;
(3)纵向拉伸:将所述聚四氟乙烯基带在180-300°C的烘箱中进行纵向拉伸,获得脱脂基带;
(4)横向拉伸和热定型:将所述脱脂基带在180-210°C下横向拉伸,然后在250-380°C烧结定型,烧结时间20-80秒,得到热定型薄膜。
[0006]聚四氟乙稀树脂粉末可米用市售产品,如日本大金公司F106、日本旭硝子公司⑶123的产品。根据本发明薄膜加工工艺,采用原料中共混无机盐的方法,一则无机盐提供亲水性,二是无机盐在薄膜加工过程中能保持稳定,不老化。由此获得亲水性双向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜,无机盐赋予薄膜整体亲水性。薄膜在使用过程中,无机盐会溶解到水中,但只要将薄膜永久放置在水环境中,在一定的外压下,水会持续透过薄膜,不会影响到薄膜的使用性。由于采用共混法,薄膜可一次成型,不需进行后续的改性工作。
[0007]作为优选,所述无机盐粉末为碳酸钠粉末或碳酸钙粉末。
[0008]选用特定的无机盐粉末,可获得亲水性能好的聚四氟乙烯微孔薄膜,并且有助于制备时的双向拉伸。
[0009]作为优选,所述液体润滑油为液体石蜡、石油醚、煤油中的一种。
[0010]作为优选,所述聚四氟乙烯微孔薄膜的加工方法还包括将所述热定型薄膜喷淋冷却水,获得薄膜横向收缩率小于2%和纵向收缩率小于3%的聚四氟乙烯微孔薄膜,具体喷淋方法是所述冷却水温度为10-20°C,冷却水喷淋时间5-20秒,水压1000 -10000帕,使热定型后的薄膜迅速降至20°C。
[0011]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;在使用或存储过程中,在保持良好亲水性能的同时,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。
[0012]作为优选,所述碳酸钠粉末为纳米级碳酸钠亲水材料,具体制备方法为:将纳米级碳酸钠、质量浓度为95%的乙醇、水合联氨溶液、十二烷基磺酸钠与冠醚按照质量比1: (1-2):(0.02-0.05): (10-30): (0.01-0.03)置于密闭容器中,实用超声仪分散,抽滤,形成初级亲水材料,然后把初级亲水材料用无水乙醇继续抽滤10-30小时,经真空干燥后得到纳米级碳酸钠亲水材料。
[0013]采用该方法制备的纳米级碳酸钠亲水材料对制备具有良好亲水性和双向拉伸的尺寸稳定性好的聚四氟乙烯微孔薄膜具有协同增效作用。
[0014]作为优选,在进行超声仪分散后,把氮气通入密闭容器,在温度为40-70°C加热搅拌 15-30min。
[0015]作为优选,所述纳米级碳酸钠、质量浓度为95%的乙醇、水合联氨溶液、十二烷基磺酸钠与冠醚的质量比为1:1.5:0.04:16:0.02ο
[0016]作为优选,在所述混料步骤和压坯与压延步骤之间还包括预烘步骤,具体是将所述聚四氟乙烯物料置于30-40°C的恒温箱中静置12-24h。预烘步骤能提高薄膜亲水性能和双向尺寸的稳定性能。
[0017]作为优选,所述步骤(I)中的聚四氟乙烯树脂粉末、液体润滑油和碳酸钠粉末的重量比为 I:0.25:0.018。
【具体实施方式】
[0018]实施例一:
1、混料:将聚四氟乙烯树脂粉末、液体石蜡、碳酸钠粉末按照重量比为1:0.2:0.01的比例混和均匀,在40°C的温度下静置16小时,使树脂粉末与液体润滑剂充分混合,形成聚四氟乙烯物料;
2、压坯与压延:将聚四氟乙烯物料在30°C下在压坯机上压制成圆柱形毛坯,将毛坯通过推压机在40°C的温度下挤出棒状物,然后经压延机在40°C下压延成聚四氟乙烯基带;
3、纵向拉伸:将聚四氟乙烯基带在180°C烘箱中纵向拉伸,获得脱脂基带;
4、横向拉伸和热定型:将所述脱脂基带在180°C下横向拉伸,然后在380°C烧结定型,烧结时间20秒,得到热定型薄膜。
[0019]通过上述方法制备的亲水性聚四氟乙烯微孔薄膜材料,水通量为1200公斤/小时.平方米(压力I公斤力/平方厘米)。
[0020]实施例二:
1、混料:将聚四氟乙烯树脂粉末、石油醚、碳酸钠粉末按照重量比为1:0.28:0.2的比例混和均匀,在80°C的温度下静置10小时,使树脂粉末与液体润滑剂充分混合,形成聚四氟乙烯物料;
2、压坯与压延:将聚四氟乙烯物料在50°C下在压坯机上压制成圆柱形毛坯,将毛坯通过推压机在60°C的温度下挤出棒状物,然后经压延机在60°C下压延成聚四氟乙烯基带;
3、纵向拉伸:将聚四氟乙烯基带在300°C烘箱中纵向拉伸,获得脱脂基带;
4、横向拉伸和热定型:将所述脱脂基带在210°C下横向拉伸,然后在250°C烧结定型,烧结时间80秒,得到热定型薄膜;
通过上述方法制备的聚四氟乙烯微孔薄膜材料,水通量为2500公斤/小时.平方米(压力I公斤力/平方厘米)。
[0021]实施例三:
1、混料:将聚四氟乙烯树脂粉末、煤油、碳酸钠粉末按照重量比为1:0.25:0.1的比例混和均匀,在60°C的温度下静置12小时,使树脂粉末与液体润滑剂充分混合,形成聚四氟乙烯物料;
2、压坯与压延:将聚四氟乙烯物料在40°C下在压坯机上压制成圆柱形毛坯,将毛坯通过推压机在50°C的温度下挤出棒状物,然后经压延机在50°C下压延成聚四氟乙烯基带;
3、纵向拉伸:将聚四氟乙烯基带在220°C烘箱中纵向拉伸,获得脱脂基带;
4、横向拉伸和热定型:将所述脱脂基带在200°C下横向拉伸,然后在280°C烧结定型,烧结时间60秒,得到热定型薄膜;
通过上述方法制备的聚四氟乙烯微孔薄膜材料,水通量为2000公斤/小时.平方米(压力I公斤力/平方厘米)。
[0022]实施例四
同实施例一,不同的是聚四氟乙烯树脂粉末、液体润滑油和碳酸钠粉末的重量比为1:0.25:0.018。
[0023]在混料步骤和压坯与
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