一种聚四氟乙烯复合过滤膜的制备方法与流程

1.本发明涉及过滤膜的制备工艺技术领域，更具体的是涉及聚四氟乙烯复合过滤膜的制备方法技术领域。


背景技术：

2.聚四氟乙烯，俗称“塑料王”，是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力等优点，尤其是其具有的强憎水性，特别适合作为空气过滤的基材；但是聚四氟乙烯本身非常致密，以此材料做成的滤材存在通量小、孔径分布不均等方面的缺陷。
3.目前的聚四氟乙烯过滤膜的制备方法通常为以聚四氟乙烯为原料，经过膨化拉伸后具有微孔性的薄膜。如公开号为cn1102748a的专利“聚四氟乙烯多孔膜及其制造方法”介绍的将聚四氟乙烯未烧成体在特定温度下拉伸，制成的聚四氟乙烯多孔膜，主要适用于捕集在半导体工业等的清洁室中使用的空气等气体中的悬浮微粒。
4.虽然目前的制备工艺生产的聚四氟乙烯过滤膜具有一定的过滤效果，解决了过滤的问题，但是上述工艺制备的聚四氟乙烯过滤膜存在强度较低的问题，在过滤过程中聚四氟乙烯滤膜在短期内的强度剧烈下降，如果用于高水压状态的过滤，还很容易造成聚四氟乙烯膜在短期内破裂，导致其使用寿命很短，限制了聚四氟乙烯过滤膜的适用范围。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决现有的聚四氟乙烯过滤膜存在强度较低的问题，为了解决上述技术问题，本发明提供一种聚四氟乙烯复合过滤膜的制备方法。
6.本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
7.一种聚四氟乙烯复合过滤膜的制备方法，包括以下步骤：
8.步骤1：使用亲水剂对聚四氟乙烯基膜进行改性，得到亲水聚四氟乙烯基膜；
9.步骤2：在步骤1中得到的亲水聚四氟乙烯基膜上通过粘结剂粘结一层纤维网层，在纤维网层上方再粘结一层亲水聚四氟乙烯基膜，得到初始聚四氟乙烯复合过滤膜；
10.步骤3：将步骤2中得到的初始聚四氟乙烯复合过滤膜进行等离子放电处理，得到活化聚四氟乙烯复合过滤膜，将活化聚四氟乙烯复合过滤膜浸入海藻酸钠溶液中5～10分钟，取出后保温干燥，得到负载有海藻酸钠的聚四氟乙烯复合过滤膜；
11.步骤4：将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到对苯二胺水溶液，向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺，搅拌混合均匀，得到水相溶液；将均苯三甲酰氯加入正己烷中，搅拌溶解得到有机相溶液；
12.步骤5：将负载有海藻酸钠的聚四氟乙烯复合过滤膜先放入水相溶液中浸泡5～10分钟，再放入有机相溶液中浸泡5～10分钟，取出后进行干燥冷却，即得到聚四氟乙烯复合过滤膜。
13.本发明通过在聚四氟乙烯过滤膜之间粘结纤维网层，使其成为聚四氟乙烯复合过
滤膜，增强了聚四氟乙烯过滤膜的强度，使其在较高的冲击力下也能长时间使用，拓宽了聚四氟乙烯过滤膜的适用范围，同时也延长了聚四氟乙烯过滤膜的使用寿命，同时纤维网本技术具有过滤的作用，粘结纤维网不仅不会降低过滤效果，同时也起到了增强聚四氟乙烯过滤膜强度的效果；而且本技术在粘结纤维网层之前使用亲水剂将疏水的聚四氟乙烯膜改性成亲水的聚四氟乙烯膜，提高了聚四氟乙烯膜的亲水性和粘附力，从而增强了聚四氟乙烯膜与纤维网之间的粘结效果；将粘结有纤维网的复合聚四氟乙烯滤膜进行等离子体放电处理，使聚四氟乙烯膜负载含氧官能团，然后用海藻酸钠与聚四氟乙烯膜表面的活性含氧官能发生脱水反应，从而将海藻酸钠接枝在聚四氟乙烯膜表面，海藻酸钠分子上具有较多的亲水性羟基，进一步对疏水的聚四氟乙烯膜进行亲水化，然后在水相溶液和有机相溶液中浸泡，能进一步增强纤维网的支撑效果，进而提高聚四氟乙烯复合过滤膜的强度。
14.进一步的，步骤1中使用的粘结剂按质量百分比计包括以下组分：70％～80％的n-甲基吡咯烷酮，5％～10％的丁二酸，5％～10％的1,3－丙二醇，2％～5％的催化剂，2％～3％的交联剂。
15.进一步的，步骤1中使用的粘结剂按质量百分比计包括以下组分：75％～78％的n-甲基吡咯烷酮，6％～9％的丁二酸，6％～9％的1,3－丙二醇，3％～4％的催化剂，2％～3％的交联剂。
16.进一步的，步骤1中使用的粘结剂按质量百分比计包括以下组分：77％的n-甲基吡咯烷酮，8％的丁二酸，8％的1,3－丙二醇，4％的催化剂，3％的交联剂。
17.进一步的，所述催化剂包括乙酸铜、乙酸镁、乙酸锌中的任意一种。
18.进一步的，所述交联剂包括过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰。
19.进一步的，所述粘结剂的制备方法为：首先通过丁二酸、丁二醇、催化剂和交联剂反应，得到粘结剂预聚物，然后加入n-甲基吡咯烷酮混合反应，升温，再加入水进行乳化，得到乳液，最后向乳液中加入固化剂和增稠剂混合均匀，即得到粘结剂。
20.进一步的，所述增稠剂包括聚丙烯酰胺或聚乙烯醇；所述固化剂包括双氰胺、酸酐或有机酸酰肼。
21.进一步的，所述亲水剂为十二烷基磺酸钠溶液，所述十二烷基磺酸钠溶液的质量浓度为3％。
22.本发明的有益效果如下：
23.(1)本发明通过在聚四氟乙烯过滤膜之间粘结纤维网层，使其成为聚四氟乙烯复合过滤膜，增强了聚四氟乙烯过滤膜的强度，使其在较高的冲击力下也能长时间使用，拓宽了聚四氟乙烯过滤膜的适用范围，同时也延长了聚四氟乙烯过滤膜的使用寿命，同时纤维网本技术具有过滤的作用，粘结纤维网不仅不会降低过滤效果，同时也起到了增强聚四氟乙烯过滤膜强度的效果；
24.(2)本技术在粘结纤维网层之前使用亲水剂将疏水的聚四氟乙烯膜改性成亲水的聚四氟乙烯膜，提高了聚四氟乙烯膜的亲水性和粘附力，从而增强了聚四氟乙烯膜与纤维网之间的粘结效果；
25.(3)本技术将粘结有纤维网的复合聚四氟乙烯滤膜进行等离子体放电处理，使聚四氟乙烯膜负载含氧官能团，然后用海藻酸钠与聚四氟乙烯膜表面的活性含氧官能发生脱水反应，从而将海藻酸钠接枝在聚四氟乙烯膜表面，海藻酸钠分子上具有较多的亲水性羟
基，进一步对疏水的聚四氟乙烯膜进行亲水化，然后在水相溶液和有机相溶液中浸泡，能进一步增强纤维网的支撑效果，进而提高聚四氟乙烯复合过滤膜的强度。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
27.因此，以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.该实施例中的粘结剂按质量百分比计包括以下组分：70％～80％的n-甲基吡咯烷酮，5％～10％的丁二酸，5％～10％的1,3－丙二醇，2％～5％的乙酸铜，2％～3％的过氧化二异丙苯。
30.粘结剂的制备方法为：首先通过丁二酸、丁二醇、乙酸铜和过氧化二异丙苯反应，得到粘结剂预聚物，然后加入n-甲基吡咯烷酮混合反应，升温，再加入水进行乳化，得到乳液，最后向乳液中加入双氰胺和聚丙烯酰胺混合均匀，即得到粘结剂。
31.聚四氟乙烯复合过滤膜的制备方法，包括以下步骤：
32.步骤1：使用质量浓度为3％的十二烷基磺酸钠溶液对聚四氟乙烯基膜进行改性，得到亲水聚四氟乙烯基膜；
33.步骤2：在步骤1中得到的亲水聚四氟乙烯基膜上通过粘结剂粘结一层纤维网层，在纤维网层上方再粘结一层亲水聚四氟乙烯基膜，得到初始聚四氟乙烯复合过滤膜；
34.步骤3：将步骤2中得到的初始聚四氟乙烯复合过滤膜进行等离子放电处理，得到活化聚四氟乙烯复合过滤膜，将活化聚四氟乙烯复合过滤膜浸入海藻酸钠溶液中5～10分钟，取出后保温干燥，得到负载有海藻酸钠的聚四氟乙烯复合过滤膜；
35.步骤4：将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到对苯二胺水溶液，向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺，搅拌混合均匀，得到水相溶液；将均苯三甲酰氯加入正己烷中，搅拌溶解得到有机相溶液；
36.步骤5：将负载有海藻酸钠的聚四氟乙烯复合过滤膜先放入水相溶液中浸泡5～10分钟，再放入有机相溶液中浸泡5～10分钟，取出后进行干燥冷却，即得到聚四氟乙烯复合过滤膜。
37.实施例2
38.该实施例中的粘结剂按质量百分比计包括以下组分：70％～80％的n-甲基吡咯烷酮，5％～10％的丁二酸，5％～10％的1,3－丙二醇，2％～5％的乙酸锌，2％～3％的过氧化苯甲酰。
39.粘结剂的制备方法为：首先通过丁二酸、丁二醇、乙酸铜和过氧化二异丙苯反应，得到粘结剂预聚物，然后加入n-甲基吡咯烷酮混合反应，升温，再加入水进行乳化，得到乳液，最后向乳液中加入有机酸酰肼和聚乙烯醇混合均匀，即得到粘结剂。
40.聚四氟乙烯复合过滤膜的制备方法，包括以下步骤：
41.步骤1：使用质量浓度为3％的十二烷基磺酸钠溶液对聚四氟乙烯基膜进行改性，得到亲水聚四氟乙烯基膜；
42.步骤2：在步骤1中得到的亲水聚四氟乙烯基膜上通过粘结剂粘结一层纤维网层，在纤维网层上方再粘结一层亲水聚四氟乙烯基膜，得到初始聚四氟乙烯复合过滤膜；
43.步骤3：将步骤2中得到的初始聚四氟乙烯复合过滤膜进行等离子放电处理，得到活化聚四氟乙烯复合过滤膜，将活化聚四氟乙烯复合过滤膜浸入海藻酸钠溶液中5～10分钟，取出后保温干燥，得到负载有海藻酸钠的聚四氟乙烯复合过滤膜；
44.步骤4：将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到对苯二胺水溶液，向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺，搅拌混合均匀，得到水相溶液；将均苯三甲酰氯加入正己烷中，搅拌溶解得到有机相溶液；
45.步骤5：将负载有海藻酸钠的聚四氟乙烯复合过滤膜先放入水相溶液中浸泡5～10分钟，再放入有机相溶液中浸泡5～10分钟，取出后进行干燥冷却，即得到聚四氟乙烯复合过滤膜。
46.实施例3
47.该实施例中的粘结剂按质量百分比计包括以下组分：75％～78％的n-甲基吡咯烷酮，6％～9％的丁二酸，6％～9％的1,3－丙二醇，3％～4％的乙酸镁，2％～3％的过氧化二异丙苯。
48.粘结剂的制备方法为：首先通过丁二酸、丁二醇、乙酸铜和过氧化二异丙苯反应，得到粘结剂预聚物，然后加入n-甲基吡咯烷酮混合反应，升温，再加入水进行乳化，得到乳液，最后向乳液中加入酸酐和聚乙烯醇混合均匀，即得到粘结剂。
49.聚四氟乙烯复合过滤膜的制备方法，包括以下步骤：
50.步骤1：使用质量浓度为3％的十二烷基磺酸钠溶液对聚四氟乙烯基膜进行改性，得到亲水聚四氟乙烯基膜；
51.步骤2：在步骤1中得到的亲水聚四氟乙烯基膜上通过粘结剂粘结一层纤维网层，在纤维网层上方再粘结一层亲水聚四氟乙烯基膜，得到初始聚四氟乙烯复合过滤膜；
52.步骤3：将步骤2中得到的初始聚四氟乙烯复合过滤膜进行等离子放电处理，得到活化聚四氟乙烯复合过滤膜，将活化聚四氟乙烯复合过滤膜浸入海藻酸钠溶液中5～10分钟，取出后保温干燥，得到负载有海藻酸钠的聚四氟乙烯复合过滤膜；
53.步骤4：将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到对苯二胺水溶液，向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺，搅拌混合均匀，得到水相溶液；将均苯三甲酰氯加入正己烷中，搅拌溶解得到有机相溶液；
54.步骤5：将负载有海藻酸钠的聚四氟乙烯复合过滤膜先放入水相溶液中浸泡5～10分钟，再放入有机相溶液中浸泡5～10分钟，取出后进行干燥冷却，即得到聚四氟乙烯复合过滤膜。
55.实施例4
56.该实施例中的粘结剂按质量百分比计包括以下组分：75％～78％的n-甲基吡咯烷酮，6％～9％的丁二酸，6％～9％的1,3－丙二醇，3％～4％的乙酸铜，2％～3％的过氧化苯甲酰。
57.粘结剂的制备方法为：首先通过丁二酸、丁二醇、乙酸铜和过氧化二异丙苯反应，
得到粘结剂预聚物，然后加入n-甲基吡咯烷酮混合反应，升温，再加入水进行乳化，得到乳液，最后向乳液中加入双氰胺和聚丙烯酰胺混合均匀，即得到粘结剂。
58.聚四氟乙烯复合过滤膜的制备方法，包括以下步骤：
59.步骤1：使用质量浓度为3％的十二烷基磺酸钠溶液对聚四氟乙烯基膜进行改性，得到亲水聚四氟乙烯基膜；
60.步骤2：在步骤1中得到的亲水聚四氟乙烯基膜上通过粘结剂粘结一层纤维网层，在纤维网层上方再粘结一层亲水聚四氟乙烯基膜，得到初始聚四氟乙烯复合过滤膜；
61.步骤3：将步骤2中得到的初始聚四氟乙烯复合过滤膜进行等离子放电处理，得到活化聚四氟乙烯复合过滤膜，将活化聚四氟乙烯复合过滤膜浸入海藻酸钠溶液中5～10分钟，取出后保温干燥，得到负载有海藻酸钠的聚四氟乙烯复合过滤膜；
62.步骤4：将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到对苯二胺水溶液，向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺，搅拌混合均匀，得到水相溶液；将均苯三甲酰氯加入正己烷中，搅拌溶解得到有机相溶液；
63.步骤5：将负载有海藻酸钠的聚四氟乙烯复合过滤膜先放入水相溶液中浸泡5～10分钟，再放入有机相溶液中浸泡5～10分钟，取出后进行干燥冷却，即得到聚四氟乙烯复合过滤膜。
64.实施例5
65.该实施例中的粘结剂按质量百分比计包括以下组分：77％的n-甲基吡咯烷酮，8％的丁二酸，8％的1,3－丙二醇，4％的乙酸锌，3％的过氧化二异丙苯。
66.粘结剂的制备方法为：首先通过丁二酸、丁二醇、乙酸铜和过氧化二异丙苯反应，得到粘结剂预聚物，然后加入n-甲基吡咯烷酮混合反应，升温，再加入水进行乳化，得到乳液，最后向乳液中加入有机酸酰肼和聚乙烯醇混合均匀，即得到粘结剂。
67.聚四氟乙烯复合过滤膜的制备方法，包括以下步骤：
68.步骤1：使用质量浓度为3％的十二烷基磺酸钠溶液对聚四氟乙烯基膜进行改性，得到亲水聚四氟乙烯基膜；
69.步骤2：在步骤1中得到的亲水聚四氟乙烯基膜上通过粘结剂粘结一层纤维网层，在纤维网层上方再粘结一层亲水聚四氟乙烯基膜，得到初始聚四氟乙烯复合过滤膜；
70.步骤3：将步骤2中得到的初始聚四氟乙烯复合过滤膜进行等离子放电处理，得到活化聚四氟乙烯复合过滤膜，将活化聚四氟乙烯复合过滤膜浸入海藻酸钠溶液中5～10分钟，取出后保温干燥，得到负载有海藻酸钠的聚四氟乙烯复合过滤膜；
71.步骤4：将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到对苯二胺水溶液，向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺，搅拌混合均匀，得到水相溶液；将均苯三甲酰氯加入正己烷中，搅拌溶解得到有机相溶液；
72.步骤5：将负载有海藻酸钠的聚四氟乙烯复合过滤膜先放入水相溶液中浸泡5～10分钟，再放入有机相溶液中浸泡5～10分钟，取出后进行干燥冷却，即得到聚四氟乙烯复合过滤膜。
73.试验检测
74.配置浓度为1g/l的硫酸钠溶液，利用膜评价装置测试实施例1到实施例5制备的复合过滤膜对硫酸钠溶液过滤前和过滤后的料液的浓度，然后根据料液浓度计算对离子和分
子的截留率，测试条件为水压0.2mpa，运行时间为30min，温度25℃，截留率计算公式为：r(％)＝(1-c1/c2)
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100％；其中r代表截留率，c1代表过滤后收集到料液的浓度，c2代表过滤前料液的浓度。同时对采用实施例1到实施例5的方法制备的聚四氟乙烯过滤膜进行冲击强度测试，测试结果如下表所示。
[0075][0076][0077]
根据上述检测数据可知，采用本技术的制备方法制备的聚四氟乙烯复合过滤膜不仅具有很好的过滤效果，同时也实现了对聚四氟乙烯过滤膜进行增强的效果，拓宽了聚四氟乙烯过滤膜的适用范围，延长了聚四氟乙烯过滤膜的使用寿命。