CN105771693B - 一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，包括如下步骤：配制丙烯酰胺与胺类交联剂、引发剂的混合溶液，将聚四氟乙烯中空纤维微孔膜置于混合溶液中静置，充分浸润后将微孔膜取出，置于30～90℃、常压条件下反应，使丙烯酰胺在交联剂和引发剂的作用下交联聚合于微孔膜的外表面及内孔中，之后水洗、干燥，制备亲水性聚四氟乙烯中空纤维微孔膜。本发明的有益效果是：1)步骤简单，易于实现，经测试可实现聚四氟乙烯微孔膜的永久性亲水改性；2)不使用过多的有机试剂，绿色环保。

Description

一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法
技术领域
本发明涉及一种改性方法，尤其涉及一种聚四氟乙烯微孔膜的改性方法，属于微孔膜改性领域。
背景技术
聚四氟乙烯(PTFE)因具有化学稳定性好，能耐热、耐寒和耐化学腐蚀性，具有优良的电化学绝缘性、表面张力和摩擦系数小、耐燃性、耐大气老化性和高低温适应性等优点，被广泛应用于化工、电子、医药及尖端技术领域。
但由于聚四氟乙烯表面张力小、非极性强，表面润湿性差，造成PTFE膜的疏水性很强，粘结性能差，只能用于防水透气等领域，大大限制了其在污水处理、医疗、卫生等工业领域的应用，强疏水性是PTFE在液体过滤应用中的技术瓶颈，同时由于氟原子极化率低和原子排列紧密的结构特征，使之亲水改性困难。
国内外研究人员针对聚四氟乙烯的亲水改性问题进行了大量的研究，其方法包括化学改性处理、高能辐射接枝改性、等离子体改性处理、高温熔融法、填充改性等，上述方法中化学方法容易导致材料本身结构的改变，物理方法改性后薄膜表面的亲水稳定性较差，接触角易随着时间的延长而回升。
发明内容
本发明针对现有聚四氟乙烯亲水改性方法存在的不足，提供一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)配制改性溶液：配制丙烯酰胺含量为0.5～15wt％的丙烯酰胺与胺类交联剂、引发剂的混合溶液；所述的胺类交联剂含量为0.05～1.0wt％；所述的引发剂含量为0.005～0.5wt％；
2)充分浸润：将多根或多束未封堵的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜膜丝置于开口容器内，向开口容器内灌注步骤1)中所得的溶液，使膜丝的外表面及内孔充满混合溶液，静置；
3)反应：待充分浸润后从开口容器中取出聚四氟乙烯中空纤维微孔膜膜丝，将其置于30～90℃、常压条件下反应，使丙烯酰胺在胺类交联剂、引发剂的作用下聚合于微孔膜的外表面及内孔中；
4)清洗：将步骤3)中反应后的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜膜丝用去离子水清洗，使膜丝表面附着的未反应的丙烯酰胺和胺类交联剂被清洗掉；
5)干燥：将步骤4)中清洗完成后的膜丝真空干燥，得改性的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜膜丝。
进一步，步骤1)中所述的胺类交联剂是指三亚乙基四胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺中的一种或几种；所述的引发剂是指过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二苯甲酰中的一种或几种；
进一步，步骤2)中所述的静置时间为2～10小时。
进一步，步骤3)中所述的反应时间为1～7小时。
进一步，步骤5)中所述的干燥温度为30～70℃。
本发明的有益效果是：
1)步骤简单，易于实现，并可实现聚四氟乙烯微孔膜的永久性亲水改性，经改性后的聚四氟乙烯微孔膜的接触角可低至77°左右；
2)不使用过多的有机试剂，绿色环保。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1:
一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，包括如下步骤：
1)配制丙烯酰胺含量为3.0wt％、交联剂三亚乙基四胺含量为0.5wt％、引发剂过硫酸钾含量为0.3wt％的水溶液；
2)将多根未封堵的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜膜丝置于开口容器内，向开口容器内灌注该水溶液，使中空纤维膜丝的外表面及内孔充满水溶液，静置5小时；
3)将膜丝从开口容器中取出，将其置于60℃、常压条件下反应3小时，使丙烯酰胺在过硫酸钾的引发作用下聚合于微孔膜的外表面及内孔中；
4)将反应后的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜膜丝用去离子水清洗，使微孔膜表面附着的未反应的丙烯酰胺和交联剂被清洗掉；
5)最后将清洗完成后的微孔膜膜丝置于40℃下真空干燥，得改性的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜，测得其纯水渗透系数为1376L/m2·h·0.1MPa，接触角由亲水处理前的132.3°降为77.1°。
实施例2：
一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，包括如下步骤：
1)配制丙烯酰胺含量为15wt％、交联剂二甲胺基丙胺含量为1wt％、引发剂过硫酸铵含量为0.3wt％的水溶液；
2)将多根未封堵的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜膜丝置于开口容器内，向开口容器内灌注该水溶液，使中空纤维膜丝的外表面及内孔充满水溶液，静置2小时；
3)将膜丝从开口容器中取出，将其置于30℃、常压条件下反应7小时，使丙烯酰胺在过硫酸铵的引发作用下聚合于微孔膜的外表面及内孔中；
4)将反应后的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜膜丝用去离子水清洗，使微孔膜表面附着的未反应的丙烯酰胺和交联剂被清洗掉；
5)最后将清洗完成后的微孔膜膜丝置于30℃下真空干燥，得改性的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜，测得其纯水渗透系数为953L/m2·h·0.1MPa，接触角由亲水处理前的132.3°降为71.5°。
实施例3：
一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，包括如下步骤：
1)配制丙烯酰胺含量为0.5wt％、交联剂二乙胺基丙胺含量为0.05wt％、引发剂过氧化二苯甲酰含量为0.3wt％的水溶液；
2)将多根未封堵的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜膜丝置于开口容器内，向开口容器内灌注该水溶液，使中空纤维膜丝的外表面及内孔充满水溶液，静置10小时；
3)将膜丝从开口容器中取出，将其置于90℃、常压条件下反应1小时，使丙烯酰胺在过氧化二苯甲酰的引发作用下聚合于微孔膜的外表面及内孔中；4)将反应后的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜膜丝用去离子水清洗，使膜丝表面附着的未反应的丙烯酰胺和交联剂被清洗掉；
5)最后将清洗完成后的微孔膜膜丝置于70℃下真空干燥，得改性的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜，测得其纯水渗透系数为1135L/m2·h·0.1MPa，接触角由亲水处理前的132.3°降为83.9°。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)配制改性溶液：配制丙烯酰胺含量为0.5～15wt％的丙烯酰胺与胺类交联剂、引发剂的混合溶液；所述的胺类交联剂含量为0.05～1.0wt％；所述的引发剂含量为0.005～0.5wt％，所述的胺类交联剂是指三亚乙基四胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺中的一种或几种；所述的引发剂是指过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二苯甲酰中的一种或几种；
2)充分浸润：将多根或多束未封堵的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜膜丝置于开口容器内，向开口容器内灌注步骤1)中所得的溶液，使膜丝的外表面及内孔充满混合溶液，静置；
3)反应：待充分浸润后从开口容器中取出聚四氟乙烯中空纤维微孔膜膜丝，将其置于30～90℃、常压条件下反应，使丙烯酰胺在胺类交联剂、引发剂的作用下聚合于微孔膜的外表面及内孔中；
4)清洗：将步骤3)中反应后的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜膜丝用去离子水清洗，使膜丝表面附着的未反应的丙烯酰胺和胺类交联剂被清洗掉；
5)干燥：将步骤4)中清洗完成后的膜丝真空干燥，得改性的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜膜丝。
2.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，其特征在于，步骤2)中所述的静置时间为2～10小时。
3.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，其特征在于，步骤3)中所述的反应时间为1～7小时。
4.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，其特征在于，步骤5)中所述的干燥温度为30～70℃。
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