双疏膜的制备工艺的制作方法

文档序号:15327690发布日期:2018-09-04 19:21阅读:517来源:国知局

本发明属于材料、化工领域,具体涉及一种疏水疏油膜的制备工艺。



背景技术:

目前含油烟气的传统处理方法主要有惯性分离法、静电沉积法、液体吸收法、过滤吸附法等。惯性分离法设备简单,净化效率不足20%,静电沉积法在处理含油体系时,其易着火性受到质疑,且能耗高,液体吸收法其设备易受腐蚀,且存在二次污染的问题,过滤吸附法具有净化效率高,但其阻力大,高粘油组分极易污染过滤介质,清洗困难导致滤材使用寿命减少。国内规模化生产用于气体净化膜的企业还很少,专门针对含油体系气体净化用双疏膜的研究还处于高校实验室阶段,无法进行工业化生产。

现有技术中,美国BHA公司申请的发明专利CN 1927575A公开了具有疏油性质的复合膜的制备方法,该专利通过在原纤维上沉淀涂料获得疏油结构,采用粘滞性气体作为涂料的溶剂施加到基材表面,疏油效果一般。中国专利CN201410757998.X采用原子层沉积法(ALD)使纳微颗粒包覆聚四氟乙烯网状纤维;再用等离子体处理聚四氟乙烯膜表面,将其置于全氟单体中后,再进行等离子接枝处理获得改性后的聚四氟乙烯膜材料,工艺复杂,无法进行工业化生产。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种双疏膜的制备工艺,通过在基材有机微孔膜上聚合形成一种双疏层,不破坏其微观多孔结构,制备出一种微孔结构明显,透气效果良好,具有疏水疏油的特征的双疏膜。此工艺简单,可实现工业化生产。

本发明的具体技术方案如下:

一种双疏膜的制备工艺,包括如下步骤:

(1)选用疏水、疏油单体,配置成溶液,采用液滴喷射的方法使溶液渗透进基材有机微孔膜中;

(2)上述处理后的基材上,用大气压下的辉光放电等离子处理单体,产生自由基,迅速聚合形成具有疏水疏油特征的聚合物,同时不破坏基材有机膜的微孔结构;

(3)上述形成的膜通过加热,去除残余物质,最后生成双疏膜。

其中:

步骤(1)中的疏水、疏油单体选自全氟辛酸、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、全氟烷基乙基丙烯酸酯、丙基全氟丁基磺酰胺、全氟烷基三氯硅烷中的一种或者多种。

步骤(1)中的基材有机膜为微孔结构,其材质为聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种。

步骤(1)液滴喷射工艺通过伺服电机控制工作台和支架上的喷枪进行移动,将疏水疏油单体划入高压流体喷枪系统,伺服电机控制喷枪对准基材并打开喷枪,将高压疏水疏油单体高速直喷射在基材表面。

步骤(1)中液滴喷射工艺中喷射压力为0.05~2.5Mpa,喷射速度为1~80g/s。

步骤(2)中的等离子处理为大气压下的辉光放电产生,非真空系统。

步骤(2)中等离子工艺中处理时间为1~150s,处理功率为20~200W。

步骤(3)中加热温度为20~220℃,加热时间为5~200s。

发明的有益效果在于:该膜材料制备工艺简单,便于工业化生产,通过控制喷射压力及喷射速度,防止纤维单体粘结成束而造成膜孔径增大,微孔结构明显,稳定性非常好,透气效果良好,具有很好的疏水疏油特性,适用于含油气体的气固分离。

附图说明

图1a为实施例1所述改性后的聚乙烯微孔膜电镜图;

图1b为实施例1所述改性后的聚乙烯微孔膜疏水疏油效果图,(1)水接触角,(2)油接触角;

图2a为实施例2所述改性后的聚丙烯微孔膜电镜图;

图2b为实施例2所述改性后的聚丙烯微孔膜疏水疏油效果图,(1)水接触角,(2)油接触角;

图3a为实施例3所述改性后的聚四氟乙烯微孔膜电镜图;

图3b为实施例3所述改性后的聚四氟乙烯微孔膜疏水疏油效果图,(1)水接触角,(2)油接触角;

图4a为实施例4所述改性后的聚氨酯微孔膜电镜图;

图4b为实施例4所述改性后的聚氨酯微孔膜疏水疏油效果图,(1)水接触角,(2)油接触角;

图5a为实施例5所述改性后的聚偏氟乙烯微孔膜电镜图;

图5b为实施例5所述改性后的聚偏氟乙烯微孔膜疏水疏油效果图,(1)水接触角,(2)油接触角。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明。下列实施例仅用于说明本发明,但并不用来限定本发明的实施范围。在不脱离本发明技术的精神前提下,本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

实施例1

将基材聚乙烯微孔膜固定在双轨道移动设备上,选用乙烯基三甲氧基硅烷单体溶液,在喷射压力为0.05MPa,喷射速度为80g/s条件下对基材进行在线喷射。然后进入大气压下的辉光放电等离子处理箱体中,处理时间为1s,处理功率为200W。最后通过加热箱体去除残余物质,箱体温度为20℃,加热时间为200s,最后收卷。

实施例2

将基材聚丙烯微孔膜固定在双轨道移动设备上,选用丙基全氟丁基磺酰胺、全氟烷基三氯硅烷配置成单体溶液,在喷射压力为1.0MPa,喷射速度为30g/s条件下对基材进行在线喷射。然后进入大气压下的辉光放电等离子处理箱体中,处理时间为80s,处理功率为180W。最后通过加热箱体去除残余物质,箱体温度为100℃,加热时间为50s,最后收卷。

实施例3

将基材聚四氟乙烯微孔膜固定在双轨道移动设备上,选用乙烯基三乙氧基硅烷、全氟烷基乙基丙烯酸酯配置成单体溶液,在喷射压力为2.5MPa,喷射速度为1g/s条件下对基材进行在线喷射。然后进入大气压下的辉光放电等离子处理箱体中,处理时间为150s,处理功率为20W。最后通过加热箱体去除残余物质,箱体温度为220℃,加热时间为5s,最后收卷。

实施例4

将基材聚氨酯微孔膜固定在双轨道移动设备上,选用全氟烷基乙基丙烯酸酯基配置成单体溶液,在喷射压力为1.2MPa,喷射速度为35g/s条件下对基材进行在线喷射。然后进入大气压下的辉光放电等离子处理箱体中,处理时间为120s,处理功率为150W。最后通过加热箱体去除残余物质,箱体温度为130℃,加热时间为20s,最后收卷。

实施例5

将基材聚偏氟乙烯微孔膜固定在双轨道移动设备上,选用全氟辛酸配置成单体溶液,在喷射压力为2MPa,喷射速度为40g/s条件下对基材进行在线喷射。然后进入大气压下的辉光放电等离子处理箱体中,处理时间为10s,处理功率为180W。最后通过加热箱体去除残余物质,箱体温度为200℃,加热时间为30s,最后收卷。

实施例6

采用DropMeterA-100P接触角测定仪测试所有实例中的基材以及双疏膜的水、油静态接触角,所述的油为正十六烷。采用YG(B)461E型全自动织物透气性能测试仪测试所有实例中膜的透气率。测试结果如下表所示:

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