专利名称：一种用于空气净化的聚四氟乙烯复合微孔膜及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于空气净化的聚四氟乙烯复合微孔膜及其制备方法。
背景技术：
空气净化在生物、制药、化工、电子、环保、科学实验等高科技领域有着十分重要的意义。传统的过滤介质有聚丙烯、聚酯、玻璃纤维，用或纺黏、或熔喷、或热压、或抄造的方法制造，所获得的产品为深层过滤介质，在空气过滤使用过程中，过滤的效率随着空气的流动速度变化而有所变化，并且伴随着过滤截留物穿透的可能。
聚四氟乙烯微孔膜是以双向拉伸方法制造、膜孔呈网络形状的表面过滤介质，由于其具有敏锐的筛分过滤特征，已在气体和液体的净化、除菌处理中得到广泛应用。作为空气净化用的聚四氟乙烯微孔膜现有的技术是将聚四氟乙烯微孔膜用不同的方法复合在如聚丙烯、聚酯、玻璃纤维等材料的表面，这种组合方式迫使以增加聚四氟乙烯微孔膜的厚度来弥补膜在使用过程因受损伤而造成的效率降低，使过滤效率保证与空气流动阻力的下降成为一对矛盾。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以克服现有技术在过滤效率保证与空气流动阻力两者之间普遍存在的不调和性的用以空气净化的聚四氟乙烯复合微孔膜及其制备方法。
一种用于空气净化的聚四氟乙烯复合微孔膜，由作为过滤效率保证的聚四氟乙烯微孔膜和与其复合的保护支撑材料组成一种毛细管模型微孔膜，所述的保护支撑材料为高分子或无机纤维材料，所述的聚四氟乙烯微孔膜的厚度为3～20um，孔径为0.050～10.0um，所述的保护支撑材料的厚度为10～3000um。
所述的高分子纤维材料包括棉、麻、毛、人造丝(黏、富强、铜铵、醋酯)、锦纶(聚酰胺)、腈纶(聚丙烯腈)、丙纶(聚丙烯)、涤纶(聚酯)、氯纶(聚氯乙烯)、维纶(聚乙烯醇缩甲醛)、氨纶(聚氨基甲酸酯)中的一种或一种以上。
所说的无机纤维材料包括不锈钢、陶瓷、玻璃、活性炭、无机晶须中的一种或一种以上。
所说的聚四氟乙烯微孔膜为聚四氟乙烯以膨化双向拉伸方法制造，膜孔呈网络形状的微孔过滤介质。
所说的保护支撑层材料包括高分子或无机纤维材料。
所说的复合方法是指黏结剂复合和热熔复合方法中的一种或一种以上。
本发明用于空气净化的聚四氟乙烯复合微孔膜的制备方法第一步、材料的选择所选择的聚四氟乙烯微孔膜厚度为3～20um，孔径为0.050～10.0um；所选择的保护支撑材料为由聚丙烯、聚酯组成的无纺布，其中聚丙烯质量含量为2％～50％，熔点为110℃～165℃；一层无纺布选择5～50g/m2，另一层无纺布选择50～500g/m2；第二步、复合方法的选择所选择的复合方法为热熔复合方法，加热温度为110℃～165℃；第三步、复合微孔膜的制造将支撑无纺布、聚四氟乙烯微孔膜、支撑无纺布按顺序放置于带阻尼的放料装置上，并且按热熔复合方法装载在偶合的热复合转鼓上，最后收卷于带力矩电机的张力转鼓上，复合速度控制在0.1～5.0m/min，优选的为0.8～2.5m/min。
采用上述方法所制备的复合微孔膜，由于聚四氟乙烯微孔膜极薄且孔隙率高、过滤效率好且稳定，支撑无纺布保护了膜且流阻低，因此表现出低流阻、高效率、耐使用、成本低廉等特点。例如用于HEPA级的聚四氟乙烯复合微孔膜厚度为0.20～0.50mm，在空气速度5.3cm/sec时对0.3～0.4um DOP的过滤效率≥99.99％，而压力降≤160Pa；用于U1PA级的聚四氟乙烯复合微孔膜厚度为0.35～0.80mm，在空气速度5.3cm/sec时对0.1～0.2um DOP的过滤效率≥99.99999％，而压力降≤350Pa。
所述的制备方法第一步中聚四氟乙烯微孔膜厚度优选为5～10um，孔径为1.0～1.5um；聚丙烯质量含量优选为5％～15％，熔点为120℃～145℃；一层无纺布优选的为15～30g/m2，另一层无纺布优选为为70～130g/m2。
本发明设想的聚四氟乙烯复合微孔膜不仅过滤效率高、流阻低、性能可靠，而且制造工艺简单、生产成本低廉等特点。
图1为一层聚四氟乙烯复合微孔膜。
图2为两层聚四氟乙烯复合微孔膜。
具体实施例方式
实施例1将熔点为125℃的聚丙烯短纤维和聚酯中长纤维按1∶9比例用水刺方法制成无纺布1后热轧，其中一种为15g/m2，另其中一种为75g/m2时，作为聚四氟乙烯微孔膜2上下保护支撑材料。选择孔径为1.2um、孔隙率≥88％、厚度为6um聚四氟乙烯微孔膜2为效率保证材料，三层热复合，热复合温度控制在114～117℃，线压力为0.45MPa，复合速度为1.5m/min，所制得的膜厚度为0.28～0.30mm，结构如图1。
按照常规的膜性能评价方法，该膜在空气速度5.3cm/sec时对0.3～0.4um DOP的过滤效率为99.995％，压力降为142Pa，达到欧洲标准H14的效率要求。
实施例2用如实施例1中所述方法制造无纺布1，其中两种为15g/m2，另其中一种为75g/m2，作为聚四氟乙烯微孔膜2上下保护支撑材料。选择孔径为1.2um、孔隙率≥88％、厚度为5um聚四氟乙烯微孔膜2放置于两种15g/m。无纺布1中间，选择孔径为0.7um、孔隙率≥88％、厚度为5um聚四氟乙烯微孔膜2放置于15g/m2和75g/m2无纺布1中间，五层热复合，热复合温度在15g/m2。无纺布一面控制在114～117℃，在75g/m2无纺布一面控制在116～118℃，线压力为0.45MPa，复合速度为1.0m/min，所制得的膜厚度为0.35～0.38mm，结构如图2。
按照常规的膜性能评价方法，该膜在空气速度5.3cm/sec时对0.1～0.2um DOP的过滤效率为99.999995％，压力降为338Pa，达到欧洲标准U17的效率要求。
权利要求
1.一种用于空气净化的聚四氟乙烯复合微孔膜，其特征在于由作为过滤效率保证的聚四氟乙烯微孔膜和与其复合的保护支撑材料组成一种毛细管模型微孔膜，所述的保护支撑材料为高分子或无机纤维材料，所述的聚四氟乙烯微孔膜的厚度为3～20um，孔径为0.050～10.0um，所述的保护支撑材料的厚度为10～3000um。
2.根据权利要求1所述的一种用于空气净化的聚四氟乙烯复合微孔膜，其特征在于所述的高分子纤维材料是棉、麻、毛、人造丝、锦纶、腈纶、丙纶、涤纶、氯纶、维纶、氨纶中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的一种用于空气净化的聚四氟乙烯复合微孔膜，其特征在于所说的无机纤维材料是不锈钢、陶瓷、玻璃、活性炭、无机晶须中的一种或一种以上。
4.根据权利要求1所述的一种用于空气净化的聚四氟乙烯复合微孔膜，其特征在于所说的聚四氟乙烯微孔膜的膜孔呈网络形状的微孔过滤介质。
5.根据权利要求1所述的一种用于空气净化的聚四氟乙烯复合微孔膜，其特征在于所说的保护支撑层材料是高分子或无机纤维材料。
6.一种用于空气净化的聚四氟乙烯复合微孔膜的制备方法，其特征在于第一步、材料的选择，所选择的聚四氟乙烯微孔膜厚度为3～20um，孔径为0.050～10.0um；所选择的保护支撑材料为由聚丙烯、聚酯组成的无纺布，其中聚丙烯质量含量为2％～50％，熔点为110℃～165℃；一层无纺布选择5～50g/m2，另一层无纺布选择50～500g/m2；第二步、复合方法的选择，所选择的复合方法为热熔复合方法，加热温度为110℃～165℃，优选的为120℃～145℃；第三步、复合微孔膜的制造，将支撑无纺布、聚四氟乙烯微孔膜、支撑无纺布按顺序放置于带阻尼的放料装置上，并且按热熔复合方法装载在偶合的热复合转鼓上，最后收卷于带力矩电机的张力转鼓上，复合速度控制在0.1～5.0m/min，优选的为0.8～2.5m/min。
7.根据权利要求6所述的一种用于空气净化的聚四氟乙烯复合微孔膜的制备方法，其特征在于所选择的聚四氟乙烯微孔膜厚度为5～10um，孔径为1.0～1.5um。
全文摘要
本发明公开了一种用于空气净化的聚四氟乙烯复合微孔膜及其制造方法，一种用于空气净化的聚四氟乙烯复合微孔膜，由作为过滤效率保证的聚四氟乙烯微孔膜和与其复合的保护支撑材料组成一种毛细管模型微孔膜，所述的保护支撑材料为高分子或无机纤维材料，所述的聚四氟乙烯微孔膜的厚度为3～20um，孔径为0.050～10.0um，所述的保护支撑材料的厚度为10～3000um。具有成本低、制造方便、工艺简单等特点。
文档编号B01D69/00GK1820831SQ20051002396
公开日2006年8月23日 申请日期2005年2月19日 优先权日2005年2月19日
发明者顾玉琴, 尤健民, 杨树学 申请人:桐乡市健民过滤材料有限公司, 顾玉琴