CN105688687B - 双疏膜的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双疏膜的制备工艺，双疏指的是疏水、疏油的特征，此工艺具体如下：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，再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，最后加热去除残余物质生成双疏膜。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。

Description

双疏膜的制备工艺
技术领域
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。
发明内容
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：
。

Claims (6)

1.一种双疏膜的制备工艺，其特征在于，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有机微孔膜基材中；所述液滴喷射的工艺是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；液滴喷射工艺中喷射压力为0.05~2.5Mpa，喷射速度为1~80g/s；
（2）将上述处理后的基材，用大气压下的辉光放电等离子处理，产生自由基，迅速聚合形成疏水疏油的聚合物；
（3）上述形成的膜通过加热，去除残余物质，最后生成双疏膜。
2.根据权利要求1所述的双疏膜的制备工艺，其特征在于步骤（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。
3.根据权利要求1所述的双疏膜的制备工艺，其特征在于步骤（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。
4.根据权利要求1所述的双疏膜的制备工艺，其特征在于步骤（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。
5.根据权利要求1所述的双疏膜的制备工艺，其特征在于步骤（2）中等离子工艺中处理时间为1~150s，处理功率为20~200W。
6.根据权利要求1所述的双疏膜的制备工艺，其特征在于步骤（3）中加热温度为20～220℃，加热时间为5～200s。
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