CN107174981A - 一种亲水性聚四氟乙烯微滤膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种亲水性聚四氟乙烯微滤膜的制备方法，通过等离子体预处理接枝功能性单体，然后浸渍二氧化钛溶胶，TiO2通过金属钛离子Ti+4与PTFE微滤膜表面的功能基团配位作用组装在膜的表面，分布均匀，结合牢固，相容性较好。可以有效提高PTFE微滤膜的表面亲水性，有效改善PTFE微滤膜的水处理效果。

Description

一种亲水性聚四氟乙烯微滤膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体涉及一种亲水性聚四氟乙烯微滤膜及其制备方法。
背景技术
PTFE是一种综合性强的材料，其主链为C-C 键，侧基被F 所取代，C-F 键能大，结构十分稳定，具有优异的耐化学腐蚀、耐候性、耐温性和优良的力学性能、耐老化及抗辐射性等特性。然而，PTFE的低表面能、高疏水性限制了聚四氟乙烯膜在水处理方面的应用。目前改性PTFE表面亲水性的方法有化学腐蚀法、高温熔融法和等离子体处理法等，但是这些方法仍然存在破坏PTFE内部结构和改性效果不持久等缺点。二氧化钛的表面具有超亲水性，同时作为一种半导体材料，当紫外光照射到表面时，半导体颗粒的表面便形成电子–空穴对，可有效地光催化降解有机污染物、还原重金属离子、杀灭细菌。含TiO2的PTFE微滤膜结合PTFE和TiO2的优点，可以有效提高PTFE微滤膜的表面亲水性及其污水处理效率。但是仍存在PTFE微滤膜与TiO2相容性差，PTFE微滤膜表面亲水性差，作为污水处理膜效率低。
发明内容
本发明的目的在于：改性PTFE微滤膜的表面亲水性，将TiO2 均匀掺杂在PTFE微滤膜表面，提高膜的水处理性能。
本发明通过下述技术方案实现：
在气体氛围中对PTFE微滤膜表面进行等离子体处理，然后将处理后的PTFE微滤膜浸入功能性单体中，进行接枝反应，接着浸渍TiO2溶胶中，最后将该TiO2/ PAA / PTFE膜用去离子水清洗烘干后备用。
气体氛围中，对PTFE微滤膜表面进行等离子体处理，使其表面形成活性自由基，之后利用活性自由基引发功能性单体，使其在表面进行接枝聚合。之后TiO2通过金属钛离子Ti+4与功能基团配位作用组装在膜的表面。
所述的气体氛围，包括Ar、H2、O2、N2和空气。等离子体的功率为40-500W，预处理时间为25-200s。
所述的功能性单体，包括丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯。功能性单体的浓度为2%-40%，反应时间为1-12h，反应温度为40-100℃。
所述接枝改性后的PTFE微滤膜浸渍在TiO2溶胶的时间为5-60min。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）对PTFE微滤膜表面进行等离子体处理，使其表面形成活性自由基，之后利用活性自由基引发功能性单体，使其在表面进行接枝聚合。没有破坏膜的内部结构，同时接枝功能性单体，方法简单，操作方便。
（2）将接枝后的PTFE微滤膜放入TiO2溶胶，TiO2通过金属钛离子Ti+4与功能基团配位作用组装在膜的表面，分布均匀，结合牢固，相容性较好。
（3）该含TiO2的PTFE微滤膜结合了PTFE和TiO2的优点，TiO2的表面具有超亲水性可以有效提高PTFE微滤膜的表面亲水性及其污水处理效率。
附图说明
无。
具体实施方式
实施例1：
选择市售的PTFE平板膜（孔径0.5um，华尔卡密封件有限公司）在氮气氛围中进行等离子体预处理，处理功率70W，处理时间为60s。将上述预处理的PTFE微滤膜浸渍在浓度为20%的丙烯酸单体中，反应温度为80℃，反应时间为2h；之后将接枝改性的PTFE微滤膜浸渍TiO2溶胶中5min，最后将该TiO2/ PAA / PTFE膜用去离子水清洗烘干后备用。
采用PMI公司CFP-1500-AEL毛细管孔径测试仪测试膜的平均孔径，采用SL200B接触角测试仪测试膜的接触角，测量膜纯水通量的操作压力为0.1MPa，用牛血清蛋白溶液（1g/L）测试膜污染速率。测试出实施例1中TiO2/ PAA / PTFE膜的平均孔径为0.89um，纯水的接触角为43°，纯水通量为5814L·m-2·h-1，膜污染率为0.85·1010·m·h-1，改性之后的PTFE微滤膜的亲水性明显增加，水处理效果较好。
实施例2：
选择市售的PTFE平板膜（孔径0.5um，华尔卡密封件有限公司）在氮气氛围中进行等离子体预处理，处理功率40W，处理时间为180s。将上述预处理的PTFE微滤膜浸渍在浓度为20%的丙烯酸单体中，反应温度为40℃，反应时间为2h；之后将接枝改性的PTFE微滤膜浸渍TiO2溶胶中35min，最后将该TiO2/ PAA / PTFE膜用去离子水清洗烘干后备用。
测试手段同实施例1，测试出实施例2中TiO2/ PAA / PTFE膜的平均孔径为0.2109um，纯水的接触角为53.2°，纯水通量为4415.1L·m-2·h-1，膜污染率为1.59·1010·m·h-1，改性之后的PTFE微滤膜的亲水性明显增加，水处理效果较好。
实施例3：
选择市售的PTFE平板膜（孔径0.5um，华尔卡密封件有限公司）在氮气氛围中进行等离子体预处理，处理功率70W，处理时间为180s。将上述预处理的PTFE微滤膜浸渍在浓度为20%的丙烯酸单体中，反应温度为80℃，反应时间为6h；之后将接枝改性的PTFE微滤膜浸渍TiO2溶胶中5min，最后将该TiO2/ PAA / PTFE膜用去离子水清洗烘干后备用。
测试手段同实施例1，测试出实施例3中TiO2/ PAA / PTFE膜的平均孔径为0.8344um，纯水的接触角为41.8°，纯水通量为4392.0L·m-2·h-1，膜污染率为0.81·1010·m·h-1，改性之后的PTFE微滤膜的亲水性明显增加，水处理效果较好。
实施例4：
选择市售的PTFE平板膜（孔径0.5um，华尔卡密封件有限公司）在氮气氛围中进行等离子体预处理，处理功率40W，处理时间为180s。将上述预处理的PTFE微滤膜浸渍在浓度为60%的丙烯酸单体中，反应温度为80℃，反应时间为2h；之后将接枝改性的PTFE微滤膜浸渍TiO2溶胶中35min，最后将该TiO2/ PAA / PTFE膜用去离子水清洗烘干后备用。
测试手段同实施例1，测试出实施例2中TiO2/ PAA / PTFE膜的平均孔径为0.2073um，纯水的接触角为73.5°，纯水通量为10506.9L·m-2·h-1，膜污染率为1.48·1010·m·h-1，改性之后的PTFE微滤膜的亲水性明显增加，水处理效果较好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种亲水性聚四氟乙烯微滤膜的制备方法，其特征在于，所述的一种亲水性聚四氟乙烯微滤膜的制备包括以下步骤：
(1)气体氛围中，对PTFE微滤膜进行等离子体预处理；
(2)将上述预处理的PTFE微滤膜浸渍在功能性单体中，进行接枝反应；
(3)将上述接枝改性的PTFE微滤膜浸渍TiO2溶胶中，最后将该含有TiO2的PTFE微滤膜用去离子水清洗烘干后备用。
2.根据权利要求1所述的一种亲水性聚四氟乙烯微滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的气体氛围包括Ar、H2、O2、N2和空气。
3.根据权利要求1所述的一种亲水性聚四氟乙烯微滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中等离子体的功率为70-500W，预处理时间为25-200s。
4.根据权利要求1所述的一种亲水性聚四氟乙烯微滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中功能性单体包括丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯。
5.根据权利要求1所述的一种亲水性聚四氟乙烯微滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中功能性单体的浓度为20％-60％(质量)。
6.根据权利要求1所述的一种亲水性聚四氟乙烯微滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中接枝反应的时间为为1-12h。
7.根据权利要求1所述的一种亲水性聚四氟乙烯微滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中接枝反应反应温度为40-100℃。
8.根据权利要求1所述的一种亲水性聚四氟乙烯微滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中接枝改性的PTFE微滤膜在二氧化钛溶胶中静态浸渍的时间为5-60min。
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