一种聚四氟乙烯中空纤维膜组件的浇注方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚四氟乙烯中空纤维膜组件的浇注方法；该方法是通过大气压下等离子丝处理装置对聚四氟乙烯中空纤维膜进行表面处理，后采用环氧树脂胶黏剂或聚氨酯胶黏剂进行膜组件的浇注。与钠萘刻蚀、辐射接枝等方法相比，本发明具有环境友好性和对本体无伤害，处理效率高，易于实现连续化生产的优势。本发明中等离子体处理方法的使用，可确保膜组件中膜丝与环氧树脂胶黏剂或聚氨酯胶黏剂间的牢固结合，膜丝不易滑脱，膜组件密封粘结性良好。
【专利说明】
一种聚四氟乙烯中空纤维膜组件的浇注方法
技术领域
[0001]本发明涉及中空纤维膜组件的浇注方法，具体涉及一种聚四氟乙烯中空纤维膜改性处理后膜组件的浇注方法。
【背景技术】
[0002]聚四氟乙烯中空纤维膜在超微滤、膜蒸馏、膜生物反应器、电子工业高浓度电镀废水处理等膜分离过程具有广泛的应用价值。聚四氟乙烯是综合性能优良的高分子材料，具有优良的化学稳定性，热稳定性和机械稳定性，聚四氟乙烯中空纤维膜组件在航空航天、石油化工、机械、电子电器、建筑、纺织等诸多领域有广泛的应用前景。
[0003]聚四氟乙烯中空纤维膜需以膜组件形式应用，因其表面能极低，与常规聚氨酯、环氧树脂等粘结材料亲合力差，粘结强度低，导致膜组件产品浇注不牢，使用过程中中空纤维膜易与胶黏剂滑脱，出现渗漏现象等问题，因此，膜组件浇注问题急需解决。如CN201010231157采用环氧树脂胶黏剂和聚氨酯胶黏剂混合二次浇铸的方式进行膜组件的制备，但预先采用钠萘溶液进行处理，钠萘溶液制备过程复杂危险，储存要求高，有效期短，且处理过程对膜本体损伤大。如CN102641664A采用α-氰基丙烯酸酯等界面改性剂对中空纤维膜进行渗透处理，然后再用环氧树脂胶黏剂浇注，但界面改性剂属于物理改性，且改性剂的渗透能力有限，改性层与中空纤维膜本体界面间结合力不强。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种聚四氟乙烯中空纤维膜组件的浇注方法，该方法是通过大气压下介质阻挡放电低温等离子体对聚四氟乙烯中空纤维膜进行表面活化处理，后采用环氧树脂胶黏剂或聚氨酯胶黏剂进行浇注。通过此方法，可将聚四氟乙烯中空纤维膜浇注成中空纤维膜组件，膜丝与胶黏剂密封良好，拉伸粘结强度有很大提高。
[0005 ]本发明采用的技术方案是:
[0006]—种聚四氟乙烯中空纤维膜组件的浇注方法，包括以下步骤:
[0007](I)聚四氟乙烯中空纤维膜等离子活化处理
[0008]将聚四氟乙烯中空纤维膜置于等离子丝处理装置中，处理电压为100V?220V，电流不高于1A，放电间距为3mm?10mm，处理时间为20s?30min，处理过程中对聚四氟乙稀中空纤维膜进行轴向旋转，处理后得到活化聚四氟乙烯中空纤维膜；
[0009](2)等离子改性聚四氟乙烯膜组件的浇注
[0010]采用环氧树脂胶黏剂或聚氨酯胶黏剂，将所得的活化聚四氟乙烯中空纤维膜浇注于固体浇注壳中，固化温度为15°C?35°C，固化时间为1h?30h，制得聚四氟乙烯中空纤维膜组件。
[0011]优选的，所述步骤(I)中等离子丝处理装置对聚四氟乙烯中空纤维膜的处理条件为:处理电压为100V?220V，电流为3A?5A，放电间距为5mm?1mm，处理时间为Imin?1min0
[0012]优选的，所述步骤(2)的浇注深度为4cm。
[0013]与现有技术相比，本发明具有的有益效果是:
[0014]本发明提供一种聚四氟乙烯中空纤维膜组件的浇注方法，该方法是通过大气压下低温等离子丝处理装置对聚四氟乙烯中空纤维膜外表面进行活化处理，然后采用环氧树脂胶黏剂或聚氨酯胶黏剂进行浇注;通过该方法，可将聚四氟乙烯中空纤维膜浇注成中空纤维膜组件，拉伸粘结强度测试中，处理后的膜丝与胶黏剂之间的拉伸载荷大幅提高，密封粘结性能有很大改善。
【附图说明】
[0015]图1是聚四氟乙烯中空纤维膜活化处理前的外表面粗糙度图；
[0016]图2是聚四氟乙烯中空纤维膜活化处理后的外表面粗糙度图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]一种聚四氟乙烯中空纤维膜组件的浇注方法，包括以下步骤:
[0019](I)聚四氟乙烯中空纤维膜等离子活化处理
[0020]将聚四氟乙烯中空纤维膜置于等离子丝处理装置中，处理电压为100V?220V，电流不高于1A，放电间距为3mm?10mm，处理时间为20s?30min，处理过程中对聚四氟乙稀中空纤维膜进行轴向旋转，处理后得到活化聚四氟乙烯中空纤维膜；
[0021](2)等离子改性聚四氟乙烯膜组件的浇注
[0022]采用环氧树脂胶黏剂或聚氨酯胶黏剂，将所得的活化聚四氟乙烯中空纤维膜浇注于固体浇注壳中，固化温度为15°C?35°C，固化时间为1h?30h，制得聚四氟乙烯中空纤维膜组件。
[0023]所述固体浇注壳为同一尺寸的市售产品。
[0024]优选的，所述步骤(I)中等离子丝处理装置对聚四氟乙烯中空纤维膜的处理条件为:处理电压为100V?220V，电流为3A?5A，放电间距为5mm?1mm，处理时间为Imin?1min0
[0025]优选的，所述步骤(2)的浇注深度为4cm。
[0026]实施例1:
[0027](I)聚四氟乙烯中空纤维膜等离子活化处理
[0028]将聚四氟乙烯中空纤维膜置于等离子丝处理装置中，处理电压为220V，电流为4A，放电间距为10mm，处理时间为5min，处理过程中对膜丝进行轴向旋转使处理均匀，然后得到活化聚四氟乙烯中空纤维膜；
[0029](2)等离子改性聚四氟乙烯膜组件的浇注
[0030]采用环氧树脂胶黏剂，将所得的活化聚四氟乙烯中空纤维膜浇注于固体浇注壳中，固化温度为25°C，固化时间为24h，制成聚四氟乙烯中空纤维膜组件，浇铸深度为4cm。
[0031]对聚四氟乙烯中空纤维膜组件膜丝与胶黏剂之间的拉伸粘结强度进行测试，测试仪器为电子万用强力机，测试条件为夹持距离100mm，拉伸速率250mm/min，膜丝从胶黏剂中滑脱时的拉伸载荷为77.45N。
[0032]实施例2:
[0033](I)聚四氟乙烯中空纤维膜等离子活化处理
[0034]将聚四氟乙烯中空纤维膜置于等离子丝处理装置中，处理电压为200V，电流为5A，放电间距为8mm，处理时间为7min，处理过程中对膜丝进行轴向旋转使处理均匀，然后得到活化聚四氟乙烯中空纤维膜；
[0035](2)等离子改性聚四氟乙烯膜组件的浇注
[0036]采用环氧树脂胶黏剂，将所得的活化聚四氟乙烯中空纤维膜浇注于固体浇注壳中，固化温度为25°C，固化时间为24h，制成聚四氟乙烯中空纤维膜组件。
[0037]对聚四氟乙烯中空纤维膜组件膜丝与环氧树脂胶黏剂之间的拉伸粘结强度进行测试，测试仪器为电子万用强力机，测试条件为夹持距离100mm，拉伸速率250mm/min，膜丝从环氧树脂胶黏剂中滑脱时的拉伸载荷为71.50N。
[0038]实施例3:
[0039](I)聚四氟乙烯中空纤维膜等离子活化处理
[0040]将聚四氟乙烯中空纤维膜置于等离子丝处理装置中，处理电压为120V，电流为3A，放电间距为6mm，处理时间为5min，处理过程中对膜丝进行轴向旋转使处理均匀，然后得到活化聚四氟乙烯中空纤维膜；
[0041](2)等离子改性聚四氟乙烯膜组件的浇注
[0042]采用环氧树脂胶黏剂，将所得的活化聚四氟乙烯中空纤维膜浇注于固体浇注壳中，固化温度为25°C，固化时间为24h，制成聚四氟乙烯中空纤维膜组件。
[0043]对聚四氟乙烯中空纤维膜组件膜丝与环氧树脂胶黏剂之间的拉伸粘结强度进行测试，测试仪器为电子万用强力机，测试条件为夹持距离100mm，拉伸速率250mm/min，膜丝从环氧树脂胶黏剂中滑脱时的拉伸载荷为61.90N。
[0044]实施例4:
[0045](I)聚四氟乙烯中空纤维膜等离子活化处理
[0046]将聚四氟乙烯中空纤维膜置于等离子丝处理装置中，处理电压为100V，电流为3A，放电间距为4mm，处理时间为7min，处理过程中对膜丝进行轴向旋转使处理均匀，然后得到活化聚四氟乙烯中空纤维膜；
[0047](2)等离子改性聚四氟乙烯膜组件的浇注
[0048]采用环氧树脂胶黏剂，将所得的活化聚四氟乙烯中空纤维膜浇注于固体浇注壳中，固化温度为25°C，固化时间为24h，制成聚四氟乙烯中空纤维膜组件。
[0049]对聚四氟乙烯中空纤维膜组件膜丝与环氧树脂胶黏剂之间的拉伸粘结强度进行测试，测试仪器为电子万用强力机，测试条件为夹持距离100mm，拉伸速率250mm/min，膜丝从胶黏剂中滑脱时的拉伸载荷为58.37N。
[0050]实施例5:
[0051](I)聚四氟乙烯中空纤维膜等离子活化处理
[0052]处理过程同实施例4;
[0053](2)等离子改性聚四氟乙烯膜组件的浇注
[0054]采用聚氨酯胶黏剂(上海康达化工新材料股份有限公司)，将所得的活化聚四氟乙烯中空纤维膜浇注于固体浇注壳中，固化温度为25°C，固化时间为24h，制成聚四氟乙烯中空纤维膜组件。
[0055]对聚四氟乙烯中空纤维膜组件膜丝与聚氨酯胶黏剂之间的拉伸粘结强度进行测试，测试条件同实施例4，膜丝从聚氨酯胶黏剂中滑脱时的拉伸载荷为60.52N。
[0056]对比例1:
[0057]采用环氧树脂胶黏剂，将未经活化处理的聚四氟乙烯中空纤维膜直接浇注于固体浇注壳中，固化温度为25°C，固化时间为24h，制成聚四氟乙烯中空纤维膜组件。
[0058]对聚四氟乙烯中空纤维膜组件膜丝与环氧树脂胶黏剂之间的拉伸粘结强度进行测试，测试仪器为电子万用强力机，测试条件为夹持距离100mm，拉伸速率250mm/min，膜丝从环氧树脂胶黏剂中滑脱时的拉伸载荷为9.83N。
[0059]与实施例1?4相比，实施例5的特征在于:所制备的膜组件可在高温条件下使用，其原因在于实施例5所使用的聚氨酯胶黏剂为耐高温胶黏剂。
[0060]由实施例1?5及对比例I的测试结果可以得出，经等离子改性处理后浇注所得的聚四氟乙烯中空纤维膜组件，膜丝从胶黏剂中滑脱的拉伸应力由9.83N提升至58N以上，拉伸强度有很大程度的提高，有效地避免了中空纤维膜组件使用过程中的渗漏问题。
[0061]实施例1?5提供了一种聚四氟乙烯中空纤维膜组件的浇注方法，该方法是通过大气压下低温等离子丝处理装置对聚四氟乙烯中空纤维膜外表面进行活化处理，然后采用环氧树脂胶黏剂或聚氨酯胶黏剂进行浇注;等离子处理属于干化学处理方法，可使聚四氟乙烯表面产生活性自由基或基团，可与胶黏剂发生化学反应，减小表面惰性，且对膜丝本体性能无破坏，环境适应性好，处理效率高。使用德国Bruker光学轮廓仪对聚四氟乙烯中空纤维膜活化处理前、后的外表面粗糙度进行测试，分别得到图1和图2;由图1、图2对比可知，处理后中空纤维膜外表面粗糙度增大，膜丝与胶黏剂的接触面积增大，表面的可粘结性增强。
[0062]有上述可知，与传统的化学刻蚀等方法相比，本发明对膜丝本体性能无破坏，环境适应性好，处理效率高，处理过程简单，处理后的膜丝与胶黏剂之间的拉伸载荷大幅提高，密封粘结性能有很大改善。
[0063]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种聚四氟乙烯中空纤维膜组件的浇注方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)聚四氟乙烯中空纤维膜等离子活化处理 将聚四氟乙烯中空纤维膜置于等离子丝处理装置中，处理电压为10V?220V，电流不高于1A，放电间距为3mm?10mm，处理时间为20s?30min，处理过程中对聚四氟乙稀中空纤维膜进行轴向旋转，处理后得到活化聚四氟乙烯中空纤维膜； (2)等离子改性聚四氟乙烯膜组件的浇注 采用环氧树脂胶黏剂或聚氨酯胶黏剂，将所得的活化聚四氟乙烯中空纤维膜浇注于固体浇注壳中，固化温度为15°C?35°C，固化时间为1h?30h，制得聚四氟乙烯中空纤维膜组件。2.根据权利要求1中所述的一种聚四氟乙烯中空纤维膜组件的浇注方法，其特征在于所述步骤(I)中等离子丝处理装置对聚四氟乙烯中空纤维膜的处理条件为:处理电压为10V?220V，电流为3A?5A，放电间距为5mm?10mm，处理时间为Imin?I Omin。3.根据权利要求1中所述的一种聚四氟乙烯中空纤维膜组件的浇注方法，其特征在于所述步骤(2)的浇注深度为4cm。
【文档编号】B01D69/08GK105854639SQ201610323129
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】陈江荣, 刘国昌, 郭春刚, 李晓明, 吕经烈, 张慧峰, 张雨山
【申请人】国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所