CN102872732A - 一种聚四氟乙烯微孔材料的亲水改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚四氟乙烯微孔材料亲水改性的方法。采用溶剂对聚四氟乙烯微孔材料进行预处理，后浸渍于含亲水性材料的水溶液中，浸渍后的聚四氟乙烯微孔材料在交联剂、催化剂作用下使亲水性材料牢固地缠结在聚四氟乙烯微孔材料表面，实现聚四氟乙烯微孔材料的亲水化。该方法改善了聚四氟乙烯微孔材料的亲水性。亲水改性后的聚四氟乙烯微孔材料水通量提高50%~80%（测试压力为0.1Mpa）。该方法工艺简单、成本低，适用于平板状、中空纤维状及管状聚四氟乙烯微孔材料，改性后的聚四氟乙烯微孔材料广泛应用于污水处理行业，具有显著的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料表面亲水改性的方法，具体涉及一种聚四氟乙烯微孔材料的亲水改性方法。
背景技术
当前我国工业经济高速发展，且人口也在不断增加，随之而来的环境污染问题日益严重，尤其是水污染。水污染给我国的可持续发展战略造成负面影响，并严重威胁人民群众的健康，违背“以人为本”的科学发展观。2010年我国污水排放量为610亿吨，造成上万亿吨淡水资源污染，工业用水和民用水日益紧缺，而且这种趋势将随人口增长和经济发展持续下去，鉴于此，我国已将水污染治理列为重中之重，国家“十二五”规划纲要中明确指出将大力扶持膜分离技术用于污水处理行业。
在此背景下，由聚丙烯，聚偏氟乙烯、聚砜等材料制备的平板膜、中空纤维膜迅速发展，在众多分离膜材料中，通过双向拉伸法制备的聚四氟乙烯微孔膜因其熔点高（327℃）、耐温范围广（-200~260℃）、耐化学性能好、过滤精度高等特点在过滤行业中奠定了夯实的基础。但聚四氟乙烯微孔膜因其自身结构造成的强疏水性限制了其应用领域。
目前薄膜亲水化方法主要是先通过高能电子束辐射膜基材或等离子体活化膜表面，后通过自由基等聚合反应接枝亲水性单体。前者因电子束能量过高造成材料力学性能下降，后者只局限于改善膜表面亲水性，工业上均无法解决聚四氟乙烯微孔膜的亲水化。当前国内市场上的亲水聚四氟乙烯微孔膜主要为美国Gore和日本住友生产，售价高。
在“一种对聚四氟乙烯分离膜表面改性的方法”（申请号：201110318831.X）中采用原子沉积技术在聚四氟乙烯微孔膜表面沉积Al2O3等无机粒子，从而改善膜亲水性。
在“聚四氟乙烯亲水性微滤膜的制备方法”（申请号：200510060886.X）中采用聚乙烯醇和聚四氟乙烯树脂共混后双向拉伸制备出具有一定亲水性和透水性能的聚四氟乙烯微孔膜。
在“一种聚四氟乙烯膨化膜的表面亲水化改性方法”（申请号：201010231167.0）中采用等离子体处理聚四氟乙烯膜表面并接枝亲水性丙烯酸单体，实现聚四氟乙烯微孔膜表面亲水化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚四氟乙烯微孔材料的亲水改性方法，从而提高其在水处理行业中的过滤性能。
为达到上述目的，本发明是通过以下步骤实现的：
（1）润湿处理：将聚四氟乙烯微孔材料浸入到溶剂中，时间为10~60秒，获得润湿的聚四氟乙烯微孔材料；
（2）亲水处理：将聚乙烯醇溶解在20-50℃的水中，聚乙烯醇和水的质量份数为1: 19~99，制备聚乙烯醇水溶液；将所述润湿的聚四氟乙烯微孔材料，浸渍到所述聚乙烯醇水溶液中，浸渍时间为0.5~3小时，之后晾干，获得暂时性亲水聚四氟乙烯微孔材料；
（3）后处理：将交联剂、催化剂、硫酸、水按质量份数为1：0.2~0.6：0.1~0.3：60~90配制成后处理液；将所述暂时性亲水聚四氟乙烯微孔材料，浸渍于所述后处理液中，取出，经干燥处理，获得亲水聚四氟乙烯微孔材料。
所述步骤（1）中，所述的聚四氟乙烯微孔材料包括平板膜、中空纤维膜、管式膜；所述的溶剂为无水酒精或分析纯丁酮。
所述步骤（2）中，所述的聚乙烯醇为市售品种，牌号为2488、2088、1788。
所述步骤（3）中，浸渍时间为1~3小时，干燥处理的干燥温度为60~100℃，干燥时间为0.5~1.5小时。
通过上述方法获得的聚四氟乙烯微孔材料，在0.1Mpa水测试压力下，平板膜水通量提高50%~70%，中空纤维膜水通量提高60%~80%，管式膜水通量提高50%~80%。
本发明的有益效果是：
（1）本发明改善了聚四氟乙烯微孔材料的亲水性，有利于提高其在水处理行业中的过滤性能。
（2）本发明采用的浸渍方法具有不损伤聚四氟乙烯微孔材料本体性能的特点，并具有操作简便、成本低的优势。
（3）本发明采用浸渍的方法，不影响到聚四氟乙烯微孔材料的制备过程，适合平板膜、中空纤维膜、管式膜等多种形状的聚四氟乙烯微孔材料，具有适应广泛的特点。
具体实施方式
下面是本发明的实施例。
实施例1
（1）润湿处理：将聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜浸入无水酒精中，10秒后取出获得润湿的聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜；
（2）亲水处理：将聚乙烯醇2488和水按质量份数1：19，在20℃下配制聚乙烯醇水溶液；将所述润湿的聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜，浸渍于所述聚乙烯醇水溶液中，0.5小时后取出晾干，获得暂时性亲水聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜；
（3）后处理：将甲醛、乙酸、硫酸、水按质量份数为1：0.2：0.1：60混和配制成后处理液；将所述暂时性亲水聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜，浸渍于所述后处理液中，1小时后取出放入60℃烘箱干燥，0.5小时后取出获得亲水聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜和管式膜。
在0.1Mpa水测试压力下，聚四氟乙烯平板膜水通量提高50%，聚四氟乙烯中空纤维膜水通量提高60%，聚四氟乙烯管式膜水通量提高50%。
实施例2
（1）润湿处理：将聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜浸入分析纯丁酮中，60秒后取出获得润湿的聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜；
（2）亲水处理：将聚乙烯醇2488和水按质量份数1：99，在50℃下配制聚乙烯醇水溶液；将所述润湿的聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜，浸渍于所述聚乙烯醇水溶液中，3小时后取出晾干，获得暂时性亲水聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜；
（3）后处理：将甲醛、乙酸、硫酸、水按质量份数为1：0.6：0.3：90混和配制成后处理液；将所述暂时性亲水聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜，浸渍于所述后处理液中，3小时后取出放入100℃烘箱干燥，1.5小时后取出获得亲水聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜和管式膜。
在0.1Mpa水测试压力下，聚四氟乙烯平板膜水通量提高70%，聚四氟乙烯中空纤维膜水通量提高80%，聚四氟乙烯管式膜水通量提高80%。
实施例3
（1）润湿处理：将聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜浸入无水酒精中，40秒后取出获得润湿的聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜；
（2）亲水处理：将聚乙烯醇2488和水按质量份数1：69，在40℃下配制聚乙烯醇水溶液；将所述润湿的聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜，浸渍于所述聚乙烯醇水溶液中，1.5小时后取出晾干，获得暂时性亲水聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜；
（3）后处理：将甲醛、乙酸、硫酸、水按质量份数为1：0.4：0.2：75混和配制成后处理液；将所述暂时性亲水聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜、管式膜，浸渍于所述后处理液中，2小时后取出放入80℃烘箱干燥，1小时后取出获得亲水聚四氟乙烯平板膜、中空纤维膜和管式膜。
在0.1Mpa水测试压力下，聚四氟乙烯平板膜水通量提高60%，聚四氟乙烯中空纤维膜水通量提高70%，聚四氟乙烯管式膜水通量提高70%。
Claims (5)
1. 一种聚四氟乙烯微孔材料亲水改性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）润湿处理：将聚四氟乙烯微孔材料浸入到溶剂中，时间为10~60秒，获得润湿的聚四氟乙烯微孔材料；
（2）亲水处理：将聚乙烯醇溶解在20-50℃的水中，聚乙烯醇和水的质量份数为1:19~99，制备聚乙烯醇水溶液；将所述润湿的聚四氟乙烯微孔材料，浸渍到所述聚乙烯醇水溶液中，浸渍时间为0.5~3小时，之后晾干，获得暂时性亲水聚四氟乙烯微孔材料；
（3）后处理：将交联剂、催化剂、硫酸、水按质量份数为1：0.2~0.6：0.1~0.3：60~90配制成后处理液；将所述暂时性亲水聚四氟乙烯微孔材料，浸渍于所述后处理液中，取出，经干燥处理，获得亲水聚四氟乙烯微孔材料。
2. 根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯微孔材料亲水改性的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所述的聚四氟乙烯微孔材料包括平板膜、中空纤维膜、管式膜；所述的溶剂为无水酒精或分析纯丁酮。
3. 根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯微孔材料亲水改性的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述的聚乙烯醇为市售品种，牌号为2488、2088、1788。
4. 根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯微孔材料亲水改性的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，浸渍时间为1~3小时，干燥处理的干燥温度为60~100℃，干燥时间为0.5~1.5小时。
5. 根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯微孔材料亲水改性的方法，其特征在于：通过上述方法获得的聚四氟乙烯微孔材料，在0.1Mpa水测试压力下，平板膜水通量提高50%~70%，中空纤维膜水通量提高60%~80%，管式膜水通量提高50%~80%。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130116 |