CN105017549B

CN105017549B - 一种PTFE/TiO2功能膜及其生产方法

Info

Publication number: CN105017549B
Application number: CN201510384997.XA
Authority: CN
Inventors: 薛珲; 唐慧; 陈庆华; 钱庆荣; 黄宝铨; 叶海华; 丁男
Original assignee: Fujian Normal University
Current assignee: Fujian Normal University
Priority date: 2015-07-05
Filing date: 2015-07-05
Publication date: 2017-11-28
Anticipated expiration: 2035-07-05
Also published as: CN105017549A

Abstract

本发明公开一种PTFE/TiO₂功能膜及其生产方法。该方法是在PTFE‑TiO₂改性膜上再次涂覆TiO₂而制得，具体步骤是，先对PTFE粉末混合一定量的钛酸丁酯，再经过拌料、熟化、压棒、烘培、压延、烧结等工艺处理，形成PTFE‑TiO₂改性膜。然后在此基础上，浸渍涂覆纳米TiO₂，最终得到PTFE/TiO₂功能膜。本发明制得的PTFE/TiO₂膜性能优良，不但克服了PTFE表面难涂覆无机材料的困难达到超均匀紧致。而且能有效的降解甲醛、苯、氨等污染物，实现自清洁、抗菌等功能。本发明的工艺设备简单，易于大规模生产，原料丰富、市场前景广阔。

Description

一种PTFE/TiO2功能膜及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种PTFE/TiO₂功能膜及其生产的方法。

背景技术

自1938年美国科学家R.S.Plunkett合成聚四氟乙烯以来，在研究氟里昂致冷剂时，合成了具有“塑料王”之称的聚四氟乙烯(PTFE)以来，聚四氟乙烯的研制、生产、加工和应用得到了很大发展。由于其独特的性能已经被广泛应用于航空航天、石油化工、机械、电子电器、建筑、纺织等诸多领域，并且成为当今几乎所有产业部门不可缺少的重要材料之一。

作为一种重要的高性能材料，聚四氟乙烯（PTFE）具备极高的化学稳定性，很强的抗强酸强碱能力并且几乎不溶于所有的有机溶剂，同时，它还表现出很好的耐高温、低温特性（可在 200~260℃或-100℃以下长期使用），良好的介电性，耐气候性，高润滑性以及生理惰性等多方面的优良特性。

聚四氟乙烯由四氟乙烯经聚合反应而成，刚合成的聚四氟乙烯树脂一般是白色粉末状的物质。密度为 2.1-2.3 g/cm³，熔融温度在 327℃～342℃之间，是一种高结晶度的物质，其结晶度一般为 90～95％，同时 PTFE具有非常高的分子量，从数十万到上千万不等。

然而，聚四氟乙烯也存在自身的不足，主要表现为具有冷流性，线性膨胀系数大，导热性、耐磨性、以及耐蠕变性差等，PTFE的这些缺陷使其应用在一定程度上受到了限制。特别是PTFE 表面的超疏水性和不粘性使其在功能材料方面的应用难以深入。针对这些方面所进行的改性研究，一直是PTFE研究的热点，在实际应用中具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种自清洁、抗菌、高强度、使用寿命长的聚四氟乙烯功能膜。

本发明的技术方案所采取的具体步骤如下：本发明所述的一种PTFE/TiO₂功能膜的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）PTFE-TiO₂改性膜制备：

①原料预处理：取PTFE树脂，加入钛酸丁酯和助剂，在30~50℃的烘箱下保持而进行熟化；

②压棒：将步骤①处理好的原料放入模具中；按照预设的压棒工艺条件进行；

③烘焙压延：将步骤②得到的棒料放入双辊筒机中，在50~70℃温度下保温、以蒸发助剂中的挥发性物质并压延成膜状；

④烧结：将步骤③制备得到的膜通过高温烧结制成PTFE-TiO₂改性膜；

（2）在PTFE-TiO₂改性膜基础上制备PTFE/TiO₂功能膜：

1）将聚四氟乙烯乳液和钛胶混合，充分搅拌后，加入乳化剂形成混合液；

2）对步骤（1）制备的PTFE-TiO₂改性膜经蒸馏水洗涤后烘干；

3）将步骤2）得到的膜浸渍在步骤1）的混合液中；

4）提拉烘干。

上述步骤①添加的助剂为白油和硅烷偶联剂KH550，前者使得钛酸丁酯可以在PTFE分子膨胀时进入其内部，后者提高PTFE和二氧化钛之间的分散性和黏合性。

上述步骤①中的钛酸丁酯经水解、并通过烧结形成纳米二氧化钛。

步骤1）的乳化剂为聚乙烯醇。

上述步骤4）的提拉烘干中的烘干为微波烘干。

本发明上述的任一生产方法制得的PTFE/TiO₂功能膜。所述PTFE/TiO₂功能膜中二氧化钛涂覆PTFE均匀性达到99.9%。

具体地说，本发明所述的一种PTFE/TiO₂功能膜及其生产的方法，其特征在于，其生产方法包括以下步骤：

（一）原料预处理：取160gPTFE树脂，加入二氧化钛含量比为分别为0.25%、0.5%、0.75%、1%的钛酸丁酯，3%的聚乙烯醇，以及16g硅烷偶联剂KH550，在40℃的烘箱下保持24h，进行熟化。

（二）压棒：将步骤（一）处理好的原料放入模具中，按照预设的压棒工艺条件进行。（三）烘焙压延：将步骤（二）得到的棒料放入双辊筒机中，在60℃温度下保温一定时间，以蒸发白油并压延成膜状。

（四）烧结：将制备得到的膜通过390℃高温烧结，制得PTFE-TiO₂改性膜。

（五）配备聚四氟乙烯乳液和钛胶的混合液，充分搅拌1h后，加入一定量的聚乙烯醇稀释液。在上述功能膜制备过程中加入一定量的聚四氟乙烯乳液其目的是增加涂覆层与改性膜之间的紧密性。

（六）将上述制备的PTFE-TiO₂改性膜浸渍在混合液中。

（七）提拉烘干得到PTFE-TiO₂功能膜。

所述的助剂为白油和硅烷偶联剂KH550，前者使得钛酸丁酯可以在PTFE分子膨胀时进入其内部，后者提高PTFE和二氧化钛之间的分散性和黏合性。

本发明所述乳化剂为聚乙烯醇。

本发明所述烘干为微波烘干。

本发明公开了一种PTFE/TiO₂功能膜及其生产的方法。该方法是在PTFE-TiO₂改性膜上再次涂覆TiO₂而制得，具体步骤是，先对PTFE粉末混合一定量的钛酸丁酯，再经过拌料、熟化、压棒、烘培、压延、烧结等工艺处理，形成PTFE-TiO₂改性膜。然后在此基础上，浸渍涂覆纳米TiO₂，最终得到PTFE/TiO₂功能膜。

本发明具有的优点是:（1）克服了PTFE表面难涂覆无机材料的困难达到超均匀紧致。（2）有效的降解甲醛、苯、氨等污染物（3）实现自清洁、抗菌等功能。（4）工艺设备简单，易于大规模生产，原料丰富、市场前景广阔。

具体实施方式

以下是本发明的几个具体实施例，进一步说明本发明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

1、取160gPTFE树脂，加入3.4g钛酸丁酯和40g白油，在40℃的烘箱下保持24h，进行熟化。将处理好的原料在常温下放入定制圆柱模具中压棒成型。其中压力为1Mpa，保压时间为1min。

2、将得到的棒料放入双辊筒机中，在60℃温度下蒸发白油并压延成膜状，再经过390℃高温烧结形成PTFE-0.5%TiO₂改性膜。所具备的膜具有如下性能：单位强力为2.04CN/dtex，厚度为0.05mm。

3、修饰膜的大小为25cm×25cm。

4、制备300g聚四氟乙烯乳液（浓度为60wt%）和50ml钛胶（来源于福州大学光催化所）的混合液，充分搅拌1h后，加入54ml聚乙烯醇形成浓度为8wt%的混合液。

5、对制备的PTFE-TiO₂改性膜经蒸馏水洗涤3次后烘干。将改性膜浸渍在混合液中。

6、提拉，微波烘干。得到PTFE-0.5%TiO₂功能膜。

实施例2

1、取160gPTFE树脂，加入6.81g钛酸丁酯和40g白油，在40℃的烘箱下保持24h，进行熟化。将处理好的原料在常温下放入定制圆柱模具中压棒成型。其中压力为1Mpa，保压时间为1min。

2、将得到的棒料放入双辊筒机中，在60℃温度下蒸发白油并压延成膜状，再经过390℃高温烧结形成PTFE-1%TiO₂改性膜。所具备的膜具有如下性能：单位强力为2.4CN/dtex，厚度为0.09mm。

3、修饰膜的大小为25cm×25cm。

4、制备300g聚四氟乙烯乳液和100ml钛胶的混合液，充分搅拌1h后，加入54ml聚乙烯醇形成浓度为8wt%的混合液。

6、提拉，自然烘干。得到PTFE-1%TiO₂功能膜。

Claims

1.一种PTFE/TiO₂功能膜的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）PTFE-TiO₂改性膜制备：

（2）在PTFE-TiO₂改性膜基础上制备PTFE/TiO₂功能膜：

2）对步骤（1）制备的PTFE-TiO₂改性膜经蒸馏水洗涤后烘干；

3）将步骤2）得到的膜浸渍在步骤1）的混合液中；

4）提拉烘干;

所述助剂为白油和硅烷偶联剂KH550。

2.根据权利要求1所述的一种PTFE/TiO₂功能膜的生产方法，其特征在于步骤①中的钛酸丁酯经水解、并通过烧结形成纳米二氧化钛。

3.根据权利要求1或2所述的一种PTFE/TiO₂功能膜的生产方法，其特征在于步骤1）的乳化剂为聚乙烯醇。

4.根据权利要求1或2所述的一种PTFE/TiO₂功能膜的生产方法，其特征在于步骤4）的提拉烘干中的烘干为微波烘干。

5.权利要求1-4任一生产方法制得的PTFE/TiO₂功能膜。