CN107540865A - 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，包括以下步骤：A、将聚四氟乙烯微孔膜经第一溶剂浸润至透明状态；B、将步骤A所得的聚四氟乙烯微孔膜浸入改性料液中充分置换；C、将步骤B所得的聚四氟乙烯微孔膜经过热引发或紫外光引发聚合反应，对反应后的聚四氟乙烯微孔膜清洗、干燥后，得到亲水聚四氟乙烯微孔膜。与现有技术相比，本发明方法改性的亲水聚四氟乙烯微孔，亲水性好，亲水层不易脱落，耐温性、耐腐蚀性能好，最大限度保留的聚四氟乙烯微孔膜的优良特性，本发明方法改性的亲水膜可应用于水处理、食品、饮料、制药等过滤膜应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种膜改性方法，尤其是涉及一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法。
背景技术
聚四氟乙烯微孔膜由于其优良的耐温、耐化学腐蚀、耐候性、低溶出等性能被广泛应用于气体除尘、除菌等领域。但是其强疏水保证了其在气体过滤领域发挥优良性能的同时，限制了其在液体过滤领域的使用。
目前报道的聚四氟乙烯膜亲水改性方法有等离子体处理改性、化学腐蚀处理改性、填充改性等方法。这些方法都有各自的局限性，如设备投资高，改性效果不好等。获得一种简单、易行的改性方法，使聚四氟乙烯微孔膜亲水，并最大限度保留原聚四氟乙烯膜的优良特性，如耐温，耐腐蚀，低溶出等性能是聚四氟乙烯微孔膜亲水改性的研究方向。
中国专利CN103483618B公布了一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，使用含氟聚醚多元醇溶液浸润聚四氟乙烯微孔膜，然后在一定的条件下同多异氰酸酯在聚四氟乙烯微孔膜聚合反应生成一种亲水性交联网络聚氨酯聚合物，而制得亲水性的聚四氟乙烯微孔膜。该发明指出使用含氟聚醚多元醇来制备聚氨酯来处理聚四氟乙烯微孔膜，有利于提高聚氨酯大分子与聚四氟乙烯膜之间的相容性，提高亲水处理效果；而且能够固化形成交联网络聚合物从而保持聚四氟乙烯微孔膜亲水效果的持久性；但是，该方法处理时间较长，无法进行大批量规模化连续生产。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，以获得耐温、耐腐蚀性能好的亲水聚四氟乙烯微孔膜。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，该方法包括以下步骤：
A、将聚四氟乙烯微孔膜经第一溶剂浸润至透明状态；
B、将步骤A所得的聚四氟乙烯微孔膜浸入改性料液中充分置换；
C、将步骤B所得的聚四氟乙烯微孔膜经过热引发或紫外光引发聚合反应，对反应后的聚四氟乙烯微孔膜清洗、干燥后，得到亲水聚四氟乙烯微孔膜。
步骤A所述的第一溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮或环己烷等。浸润时间为1～5分钟。
步骤B中所述的改性料液由丙烯酸酯、第二溶剂、引发剂组成，改性料液的配比为丙烯酸酯含量为0.5wt.％～10wt.％；引发剂的含量为0.1wt.％～5wt.％，余量为第二溶剂。步骤A所得的聚四氟乙烯微孔膜在改性料液中置换的时间为1～5分钟。
该改性方法的机理为，在聚四氟乙烯微孔膜的表面(微观的结构表面)通过引发剂的引发，交联聚合一层丙烯酸酯聚合物，而该丙烯酸酯具有亲水性，结果导致膜亲水。第二溶剂的作用在于溶解丙烯酸酯、引发剂，调控改性料液的浓度，促进反应进行，达到最好的改性效果。
所述的丙烯酸酯选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、二丙烯酸-1，4-丁二醇酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种。
所述的第二溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、异丙醇、乙醇、1,4-丁内酯或水中的一种或多种。
所述的引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁氰、偶氮二异庚氰、光引发剂1173、光引发剂184、光引发剂907中的一种或多种。
步骤C中，热引发指水蒸汽处理，水蒸汽处理时间为1～5分钟。紫外光引发时间为1～5分钟。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明方法设备简单，改性方法易操作，膜片在各阶段停留时间短，易连续化、规模化生产。
(2)本发明方法改性的亲水聚四氟乙烯微孔，亲水性好，亲水层不易脱落，耐温性、耐腐蚀性能好，最大限度保留的聚四氟乙烯微孔膜的优良特性，本发明方法改性的亲水膜可应用于水处理、食品、饮料、制药等过滤膜应用领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
(1)将聚四氟乙烯微孔膜用异丙醇浸润至透明。
(2)改性料液的配制：将2wt.％的甲基丙烯酸羟乙酯和2wt.％三羟甲基丙烷三丙烯酸酯溶于100份异丙醇和水的混合液中(质量比1:1)，引发剂为0.5wt.％的过硫酸铵。将上述(1)浸润的聚四氟乙烯微孔膜浸入改性料液中，浸润1分钟。
(3)将上述步骤(2)充分浸泡改性料液的聚四氟乙烯微孔膜在饱和水蒸汽中处理1分钟，然取出膜片清洗干燥，得到亲水聚四氟乙烯微孔膜。
本实施例改性的亲水聚四氟乙烯微孔，亲水性好，亲水层不易脱落，耐温性、耐腐蚀性能好，最大限度的保留聚四氟乙烯微孔膜的优良特性。
实施例2
(1)将聚四氟乙烯微孔膜用乙醇浸润至透明。
(2)改性料液的配制：将2wt.％的甲基丙烯酸羟丙酯和2wt.％乙二醇二甲基丙烯酸酯溶于100份1,4丁内酯和水的混合溶剂中(质量比7:3)，引发剂为1wt.％的过氧化苯甲酰。将上述(1)浸润的聚四氟乙烯微孔膜浸入改性料液中,浸润5分钟。
(3)将上述步骤(2)充分浸泡改性料液的聚四氟乙烯微孔膜在饱和水蒸汽中处理5分钟，然取出膜片清洗干燥，得到亲水聚四氟乙烯微孔膜。
本实施例改性的亲水聚四氟乙烯微孔，亲水性好，亲水层不易脱落，耐温性、耐腐蚀性能好，最大限度保留的聚四氟乙烯微孔膜的优良特性。
实施例3
(1)将聚四氟乙烯微孔膜用乙醇浸润至透明。
(2)改性料液的配制：将2wt.％的甲基丙烯酸羟丙酯和2wt.％乙二醇二甲基丙烯酸酯溶于100份N-甲基吡咯烷酮和水的溶液中(质量比例为1:1)，引发剂为2wt.％的偶氮二异丁氰。将上述(1)浸润的聚四氟乙烯微孔膜浸入改性料液中，浸润1分钟。
(3)将上述步骤(2)充分浸泡改性料液的聚四氟乙烯微孔膜在饱和水蒸汽中处理5分钟，然取出膜片清洗干燥，得到亲水聚四氟乙烯微孔膜。
本实施例改性的亲水聚四氟乙烯微孔，亲水性好，亲水层不易脱落，耐温性、耐腐蚀性能好，最大限度保留的聚四氟乙烯微孔膜的优良特性。
实施例4
一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，该方法包括以下步骤：
A、将聚四氟乙烯微孔膜经异丙醇溶剂浸润至透明状态；
B、将步骤A所得的聚四氟乙烯微孔膜浸入改性料液中充分置换，改性料液由甲基丙烯酸羟乙酯、水和过硫酸钾组成，其中，甲基丙烯酸羟乙酯含量为0.5wt.％；引发剂的含量为0.1wt.％，余量为水；
C、将步骤B所得的聚四氟乙烯微孔膜经过水蒸汽处理1分钟引发聚合反应，对反应后的聚四氟乙烯微孔膜清洗、干燥后，得到亲水聚四氟乙烯微孔膜。
本实施例改性的亲水聚四氟乙烯微孔，亲水性好，亲水层不易脱落，耐温性、耐腐蚀性能好，最大限度保留的聚四氟乙烯微孔膜的优良特性。
实施例5
一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，该方法包括以下步骤：
A、将聚四氟乙烯微孔膜经环己烷溶剂浸润至透明状态；
B、将步骤A所得的聚四氟乙烯微孔膜浸入改性料液中充分置换，改性料液由甲基丙烯酸羟乙酯、溶剂(N-甲基吡咯烷酮)、引发剂1173组成，其中，甲基丙烯酸羟乙酯含量为10wt.％；引发剂的含量为5wt.％，余量为溶剂；
C、将步骤B所得的聚四氟乙烯微孔膜经过紫外光引发聚合反应，引发时间为5分钟，波长为365nm。对反应后的聚四氟乙烯微孔膜清洗、干燥后，得到亲水聚四氟乙烯微孔膜。
本实施例改性的亲水聚四氟乙烯微孔，亲水性好，亲水层不易脱落，耐温性、耐腐蚀性能好，最大限度保留的聚四氟乙烯微孔膜的优良特性。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A、将聚四氟乙烯微孔膜经第一溶剂浸润至透明状态；
B、将步骤A所得的聚四氟乙烯微孔膜浸入改性料液中充分置换；
C、将步骤B所得的聚四氟乙烯微孔膜经过热引发或紫外光引发聚合反应，对反应后的聚四氟乙烯微孔膜清洗、干燥后，得到亲水聚四氟乙烯微孔膜。
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A所述的第一溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮或环己烷。
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B中所述的改性料液由丙烯酸酯、第二溶剂、引发剂组成，改性料液的配比为丙烯酸酯含量为0.5wt.％～10wt.％；引发剂的含量为0.1wt.％～5wt.％，余量为第二溶剂。
4.根据权利要求3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，所述的丙烯酸酯选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、二丙烯酸-1，4-丁二醇酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求3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，所述的第二溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、异丙醇、乙醇、1,4-丁内酯或水中的一种或多种。
6.根据权利要求3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，所述的引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁氰、偶氮二异庚氰、光引发剂1173、光引发剂184、光引发剂907中的一种或多种。
7.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C中，热引发指水蒸汽处理，水蒸汽处理时间为1～5分钟。
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