CN100589869C - 一种聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法 - Google Patents

一种聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，该方法是将膨体聚四氟乙烯微粉与润滑剂混合，压坯，通过推压机挤出棒状物，然后压延，干燥(称为聚四氟乙烯基带)。将聚四氟乙烯基带在50～90℃氟油中处理，然后两层聚四氟乙烯基带叠和，在100～250℃烘箱中进行纵向拉伸，拉伸过程中润滑剂、基带焊接在一起(称为脱脂基带)。或不采用氟油处理，烘箱温度须提高到200～380℃。将脱脂基带在扩幅机上进行横向拉伸，最后在250～380℃下烧结热定型。加工的聚四氟乙烯孔径小于0.1微米。薄膜可广泛用于生化防护、除菌、污水过滤、食品过滤、多肽和氨基酸的分离、水的软化、染料的脱色和净化等领域。

Description

一种聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法
技术领域
本发明涉及一种聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，该方法是将聚四氟乙烯压延基带焊接，然后共同拉伸而成。可广泛用于生化防护、除菌、污水过滤和处理、食品过滤、多肽和氨基酸的分离、水的软化、染料的脱色和净化环保等领域。
背景技术
双向拉伸的聚四氟乙烯微孔薄膜具有防水、透湿、防风等功能，该薄膜厚度为5～50微米，孔径0.1～5微米，每平方英寸上约有90亿个微孔，开孔率高达80％以上，广泛用于防水透湿服装面料、除菌、污水过滤等行业。但对于孔径小于0.1微米的聚四氟乙烯薄膜，通过拉伸方法很难制备。同时，传统双向拉伸膜的均匀性差，孔径分布较大。因此，需要提出一种孔径小于0.1微米的聚四氟乙烯薄膜的制备方法，以扩展聚四氟乙烯薄膜的应用领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，该方法是将膨体聚四氟乙烯微粉与润滑剂混合，压坯，通过推压机挤出棒状物，然后压延，干燥(称为聚四氟乙烯基带)。将聚四氟乙烯基带在50～90℃氟油中处理，然后两层或多层聚四氟乙烯基带叠和，在100～250℃烘箱中进行纵向拉伸，基带焊接在一起(称为脱脂基带)；或不采用氟油处理，烘箱温度为200～380℃。将脱脂基带在扩幅机上进行横向拉伸，最后在250～380℃下烧结热定型。
具体的说，本发明是通过以下步骤实现的：
a、混料：选择结晶度高(≥98％)、分子量在200万～1000万的聚四氟乙烯分散树脂粉末，将聚四氟乙烯树脂粉末与液体润滑剂按重量百分比20～120％混合均匀，在20～30℃条件下静置60～80小时，使树脂粉末与液体润滑剂充分混合，筛去较大粉粒；所述液体润滑油优选液态石蜡、石油醚、煤油；
b、压坯与挤出：将混合好的聚四氟乙烯物料在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机挤出棒状物，然后经压延机压延成聚四氟乙烯基带，压延过程中采用热风烘燥；
c、焊接与纵向拉伸：将经50～90℃氟油处理后的聚四氟乙烯基带两层或多层叠和，在100～250℃烘箱中进行纵向拉伸，拉基带焊接在一起，加工成脱脂基带；或直接将三层或三层以上聚四氟乙烯基带叠和，在200～380℃烘箱中进行纵向拉伸，拉基带焊接在一起，加工成脱脂基带。
d、横向拉伸和烧结：将脱脂基带在扩幅机上进行横向拉伸，最后在250～380℃下烧结热定型，制备纳米孔径的聚四氟乙烯薄膜。
所述氟油为含氟表面活性剂溶于溶剂中配成，二者的重量比为5％～100％，含氟表面活性剂为全氟醇类丙烯酸酯化合物、全氟烷基磺酰胺衍生物或全氟烷基胺类化合物，溶剂为甲苯，丁酮、异丙醇、乙二醇、甲醚、或乙醚中的一种。全氟醇类丙烯酸酯化合物优选全氟乙基乙撑(甲基)丙烯酸酯，N-乙基全氟辛基磺酰胺乙撑丙烯酸酯；全氟烷基磺酰胺衍生物优选全氟辛基磺酸铵、全氟辛基磺酸钠、全氟辛基磺酰基季胺碘、全氟辛基磺酰基苯硫磺钠或含氟单体-N-丁基全氟辛基磺酰基氨基丙烯酸乙脂；全氟烷基胺类化合物优选全氟三乙胺、全氟三丙胺、全氟三丁胺或全氟三戊胺。
所述氟油处理可采用浸渍、浸轧、喷涂等方式。
本发明与已有技术相比有如下的优点：
1、利用本发明制备的聚四氟乙烯纳米孔径滤膜，孔径小于0.1微米，工艺简单、成本低，具有显著的经济效益和社会效益。
2、所制成的薄膜孔径均匀，分布较窄。
3、可广泛用于生化防护、除菌、污水过滤、食品过滤、多肽和氨基酸的分离、水的软化、染料的脱色和净化等领域。
附图说明
图1双层共同拉伸的聚四氟乙烯薄膜扫描电子显微镜照片
具体实施方式
实施例1：
一种聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，其步骤如下：
a、混料：选择结晶度高(≥98％)、分子量在400万的聚四氟乙烯分散树脂粉末，将聚四氟乙烯树脂粉末与液态石蜡按重量比40％的比例混合均匀，在20℃条件静置60小时，使树脂粉末与液态石蜡充分混合，筛去较大粉粒；
b、压坯与挤出：将混合好的聚四氟乙烯物料在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机挤出棒状物，然后经压延机压延成聚四氟乙烯基带，压延过程中采用热风烘燥；
c、氟油处理：将聚四氟乙烯基带在70℃氟油中处理；
d、纵向拉伸：将处理后的两层聚四氟乙烯基带叠和，在200℃烘箱中进行纵向拉伸，基带焊接在一起，加工脱脂基带；
e、横向拉伸和烧结：将脱脂基带在扩幅机上进行横向拉伸，最后在360℃下烧结热定型，制备纳米孔径的聚四氟乙烯薄膜。
本实施例中所述氟油为含氟单体-N-丁基全氟辛基磺酰基氨基丙烯酸乙脂溶于甲苯中制得，二者的重量比为10％，处理方式为浸渍。
实验结果表明，通过上述方法可加工纳米孔径的聚四氟乙烯滤膜，平均孔径为80纳米。薄膜的扫描电子显微镜照片见图1。
实施例2：
一种聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，其步骤如下：
a、混料：选择结晶度高(≥98％)、分子量在500万的聚四氟乙烯分散树脂粉末，将聚四氟乙烯树脂粉末与石油醚按重量比30％的比例混合均匀，在30℃静置80小时，使树脂粉末与石油醚充分混合，筛去较大粉粒；
b、压坯与挤出：将混合好的聚四氟乙烯物料在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机挤出棒状物，然后经压延机压延成聚四氟乙烯基带，压延过程中采用热风烘燥；
c、焊接与纵向拉伸：将三层聚四氟乙烯基带叠和，在280℃烘箱中进行纵向拉伸，基带焊接在一起，加工成脱脂基带；
d、横向拉伸和烧结：将脱脂基带在扩幅机上进行横向拉伸，最后在350℃下烧结热定型，制备纳米孔径的聚四氟乙烯薄膜。
实验结果表明，通过上述方法可加工纳米孔径的聚四氟乙烯滤膜，孔径为50纳米。
实施例3：
一种聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，其步骤如下：
a、混料：选择结晶度高(≥98％)、分子量在200万的聚四氟乙烯分散树脂粉末，将聚四氟乙烯树脂粉末与煤油按重量比70％的比例混合均匀，在30℃静置70小时，使树脂粉末与煤油充分混合，筛去较大粉粒；
b、压坯与挤出：将混合好的聚四氟乙烯物料在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机挤出棒状物，然后经压延机压延成聚四氟乙烯基带，压延过程中采用热风烘燥；
c、焊接与纵向拉伸：将四层聚四氟乙烯基带叠和，在380℃烘箱中进行纵向拉伸，基带焊接在一起，加工成脱脂基带；
d、横向拉伸和烧结：将脱脂基带在扩幅机上进行横向拉伸，最后在380℃下烧结热定型，制备纳米孔径的聚四氟乙烯薄膜。
实验结果表明，通过上述方法可加工纳米孔径的聚四氟乙烯滤膜，孔径为20纳米。
实施例4：
一种聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，其步骤如下：
a、混料：选择结晶度高(≥98％)、分子量在700万的聚四氟乙烯分散树脂粉末，将聚四氟乙烯树脂粉末与汽油按重量比20％的比例混合均匀，在25℃条件静置66小时，使树脂粉末与液态石蜡充分混合，筛去较大粉粒；
b、压坯与挤出：将混合好的聚四氟乙烯物料在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机挤出棒状物，然后经压延机压延成聚四氟乙烯基带，压延过程中采用热风烘燥；
c、氟油处理：将聚四氟乙烯基带在50℃氟油中处理；
d、纵向拉伸：将处理后的三层聚四氟乙烯基带叠和，在100℃烘箱中进行纵向拉伸，基带焊接在一起，加工脱脂基带；
e、横向拉伸和烧结：将脱脂基带在扩幅机上进行横向拉伸，最后在250℃下烧结热定型，制备纳米孔径的聚四氟乙烯薄膜。
本实施例中所述氟油为全氟乙基乙撑(甲基)丙烯酸酯溶于丁酮中制得，二者的重量比为30％处理方式为浸轧。
实施例5：
一种聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，其步骤如下：
a、混料：选择结晶度高(≥98％)、分子量在1200万的聚四氟乙烯分散树脂粉末，将聚四氟乙烯树脂粉末与汽油按重量比120％的比例混合均匀，在22℃条件静置75小时，使树脂粉末与汽油充分混合，筛去较大粉粒；
b、压坯与挤出：将混合好的聚四氟乙烯物料在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机挤出棒状物，然后经压延机压延成聚四氟乙烯基带，压延过程中采用热风烘燥；
c、氟油处理：将聚四氟乙烯基带在90℃氟油中处理；
d、纵向拉伸：将处理后的三层聚四氟乙烯基带叠和，在250℃烘箱中进行纵向拉伸，基带焊接在一起，加工脱脂基带；
e、横向拉伸和烧结：将脱脂基带在扩幅机上进行横向拉伸，最后在380℃下烧结热定型，制备纳米孔径的聚四氟乙烯薄膜。
本实施例中所述氟油为全氟三乙胺溶于异丙醇中制得，二者的重量比为70％处理方式为喷涂。
实施例6-10：
实施例6-10的控制条件如下表1：
表1实施例6-10
Figure C20061014599500091

Claims (7)

1、一种聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、混料：选择聚四氟乙烯分散树脂粉末，将聚四氟乙烯树脂粉末与液体润滑剂按重量比20～120％混合均匀，在20～30℃静置60～80小时，使树脂粉末与液体润滑剂充分混合，筛去较大粉粒；所述液体润滑剂为液态石蜡、石油醚、煤油；
b、压坯与挤出：将混合好的聚四氟乙烯物料在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机挤出棒状物，然后经压延机压延成聚四氟乙烯基带，压延过程中采用热风烘燥；
c、焊接与纵向拉伸：将经50～90℃氟油处理后的两层以上聚四氟乙烯基带叠合，在烘箱中进行纵向拉伸，拉基带焊接在一起，加工成脱脂基带；或直接将三层以上聚四氟乙烯基带叠合，在烘箱中进行纵向拉伸，拉基带焊接在一起，加工成脱脂基带；
d、横向拉伸和烧结：将脱脂基带在扩幅机上进行横向拉伸，最后烧结热定型，制备纳米孔径的聚四氟乙烯薄膜；
所述纳米孔径的聚四氟乙烯薄膜的平均孔径为0.02～0.1微米。
2、根据权利要求1所述聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯分散树脂粉未的结晶度大于98％，分子量在200万～1000万。
3、根据权利要求1所述聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，其特征在于：所述氟油为含氟表面活性剂溶于溶剂中配成，二者的重量比为5％～100％，所述含氟表面活性剂为全氟乙基乙撑(甲基)丙烯酸酯，N-乙基全氟辛基磺酰胺乙撑丙烯酸酯、全氟辛基磺酸铵、全氟辛基磺酸钠、全氟辛基磺酰基季胺碘、全氟辛基磺酰基苯硫磺钠、含氟单体-N-丁基全氟辛基磺酰基氨基丙烯酸乙脂、全氟三乙胺、全氟三丙胺、全氟三丁胺或全氟三戊胺的一种，溶剂为甲苯、丁酮、异丙醇、乙二醇、甲醚或乙醚中的一种。
4、根据权利要求1所述聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，其特征在于：所述氟油处理方式为浸渍、浸轧或喷涂。
5、根据权利要求1所述聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，其特征在于：所述氟油处理后的两层以上聚四氟乙烯基带叠合后纵向拉伸烘箱温度为100～250℃。
6、根据权利要求1所述聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，其特征在于：所述直接将三层以上聚四氟乙烯基带叠合后纵向拉伸烘箱温度为200～380℃。
7、根据权利要求1所述聚四氟乙烯纳米孔径滤膜的加工方法，其特征在于：所述烧结热定型温度为250～380℃。
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