CN107778500A - 一种亲水膜用超高分子量聚四氟乙烯的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种亲水膜用超高分子量聚四氟乙烯的制造方法，针对技术中的缺陷，采用了乳液改性的方法，首先将配置好的聚四氟乙烯混合生成高分子聚合乳液；在高分子量聚四氟乙烯乳液中，添加一定量的耐高温亲水剂，搅拌均匀后，通过共混凝聚析出粒子，制得亲水的聚四氟乙烯，实现对所有的聚四氟乙烯分子改性，改性效果显著，亲水效果不会随时间而减弱。

Description

一种亲水膜用超高分子量聚四氟乙烯的制造方法
技术领域
本发明属于化学制造领域，涉及了一种亲水膜用超高分子量聚四氟乙烯的制造方法。
背景技术
超高分子量聚四氟乙烯用于微滤技术的核心为膜材料的选择，在众多的膜材料中，由于聚四氟乙烯(PTFE)不吸水、熔点高(327℃)、使用温度范围广(-200～260℃)，具有不燃性及热稳定性、摩擦系数小，尤其具有耐化学性(能耐许多高腐蚀性介质)、耐气候性及抗电性等，因此成为国内外表面过滤首选材料。PTFE膜极低的表面张力可以降低膜污染，并使膜的清洗操作更为简便。但PTFE膜的强疏水性却限制了其在水溶液滴系处理中的应用。现有的亲水改性技术通常是对常规的聚四氟乙烯疏水膜进行改性，得到亲水性聚四氟乙烯膜，用于水处理领域中的微滤技术，新技术应用前景广阔。
在实际应用中发现，直接采用膜改性方法存在诸多的缺点：
1、属于表面改性，改性后亲水效果一般，随着时间的延长，改性效果会逐渐减弱；
2、改性后，聚四氟乙烯膜表面变暗或变黑、在高温环境下表面电阻降低、长期暴露在光照下胶接性能将大大下降。
3、改进工艺较为繁琐，操作复杂，效率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种亲水膜用超高分子量聚四氟乙烯的制造方法，针对技术中的缺陷，采用了乳液改性的方法，在超高分子量聚四氟乙烯的乳液中，添加一定量的耐高温亲水剂，搅拌均匀后，通过共混凝聚析出粒子，制得亲水的聚四氟乙烯，实现对所有的聚四氟乙烯分子改性，改性效果显著，亲水效果不会随时间而减弱。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种亲水膜用超高分子量聚四氟乙烯的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)聚四氟乙烯乳液前处理：将聚四氟乙烯乳液加入高速剪切机中，剪切6-10min；
(2)聚四氟乙烯乳液亲水改性：1-2min内在剪切后的聚四氟乙烯乳液中加入亲水剂及偶联剂，搅拌均匀，在60-80℃条件下反应1-3h；反应结束后，通过共混凝聚析方法析出聚四氟乙烯粒子，干燥后备用；
优选后，所述步骤(1)剪切过程中，控制剪切转速为16000-20000rpm，剪切温度为15-20℃，剪切时间为7-8min，剪切过程中加入质量分数为2％的助稳定剂。在上述剪切条件下，获得的乳液粒径分布均匀，能够均匀接收亲水剂的改性。
优选后，所述步骤(2)中聚四氟乙烯乳液与亲水剂的质量比为(2.5-3.6)：1，亲水剂过量，亲水剂与偶联剂的摩尔比为1：(8-60)，亲水剂为聚酯、聚醚、磷酸酯及有机硅四元共聚的整理剂，偶联剂为有机硅化合物或异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物。亲水剂添加过量，从而均匀的改性聚四氟乙烯乳液，在乳液液滴的表面覆盖一层亲水层，改性效果显著，其作用效果不会随时间的延长而削弱；本发明通过对照组试验，结合试验结果得到了偶联剂用量、并筛选出了合适的亲水剂及偶联剂，使得改性后的聚四氟乙烯具有优异的亲水性及耐高温，加工获得的亲水膜质量高，为企业带来巨大的经济效益及社会效益。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明为一种亲水膜用超高分子量聚四氟乙烯的制造方法，针对技术中的缺陷，采用了乳液改性的方法，在超高分子量聚四氟乙烯的乳液中，添加一定量的耐高温亲水剂，搅拌均匀后，通过共混凝聚析出粒子，制得亲水的聚四氟乙烯，实现对所有的聚四氟乙烯分子改性，改性效果显著，亲水效果不会随时间而减弱。其具体有益效果表现为以下几点：
1、聚四氟乙烯乳液经高速剪切机剪切后，被切成粒径较小的乳液液滴，增加了乳液的比表面积，亲水剂能够附着于乳液液滴表面，相比较现有技术，亲水剂的用量上升，亲水改性效果提升。
2、本发明采用过量的亲水剂，从而均匀的改性聚四氟乙烯乳液，在乳液液滴的表面覆盖一层亲水层，改性效果显著，其作用效果不会随时间的延长而削弱；本发明通过对照组试验，结合试验结果得到了偶联剂用量、并筛选出了合适的亲水剂及偶联剂，使得改性后的聚四氟乙烯具有优异的亲水性及耐高温，加工获得的亲水膜质量高，为企业带来巨大的经济效益及社会效益。
具体实施方式
本发明为一种亲水膜用超高分子量聚四氟乙烯的制造方法，包括如下步骤：
(1)聚四氟乙烯乳液前处理：
将聚四氟乙烯乳液加入高速剪切机中，剪切6-10min；剪切过程中，控制剪切转速为16000-20000rpm，剪切温度为15-20℃，剪切时间为7-8min，剪切过程中加入质量分数为2％的助稳定剂。在上述剪切条件下，获得的乳液粒径分布均匀，能够均匀接收亲水剂的改性。
聚四氟乙烯乳液经高速剪切机剪切后，被切成粒径较小的乳液液滴，增加了乳液的比表面积，亲水剂能够附着于乳液液滴表面，相比较现有技术，亲水剂的用量上升，亲水改性效果提升。
(2)聚四氟乙烯乳液亲水改性：
1-2min内在剪切后的聚四氟乙烯乳液中加入亲水剂及偶联剂，聚四氟乙烯乳液与亲水剂的质量比为(2.5-3.6)：1，亲水剂过量，亲水剂与偶联剂的摩尔比为1：(8-60)，亲水剂为聚酯、聚醚、磷酸酯及有机硅四元共聚的整理剂，偶联剂为有机硅化合物或异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物。上述试剂添加完毕后，，搅拌均匀，在60-80℃条件下反应1-3h；反应结束后，通过共混凝聚析方法析出聚四氟乙烯粒子，干燥后备用；
本发明中亲水剂添加过量，从而均匀的改性聚四氟乙烯乳液，在乳液液滴的表面覆盖一层亲水层，改性效果显著，其作用效果不会随时间的延长而削弱；本发明通过对照组试验，结合试验结果得到了偶联剂用量、并筛选出了合适的亲水剂及偶联剂，使得改性后的聚四氟乙烯具有优异的亲水性及耐高温，加工获得的亲水膜质量高，为企业带来巨大的经济效益及社会效益。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种亲水膜用超高分子量聚四氟乙烯的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)聚四氟乙烯乳液前处理：将聚四氟乙烯乳液加入高速剪切机中，剪切6-10min；
(2)聚四氟乙烯乳液亲水改性：1-2min内在剪切后的聚四氟乙烯乳液中加入亲水剂及偶联剂，搅拌均匀，在60-80℃条件下反应1-3h；反应结束后，通过共混凝聚析方法析出聚四氟乙烯粒子，干燥后备用。
2.根据权利要求1所述一种亲水膜用超高分子量聚四氟乙烯的制造方法，其特征在于：所述步骤(1)剪切过程中，控制剪切转速为16000-20000rpm，剪切温度为15-20℃，剪切时间为7-8min，剪切过程中加入质量分数为2％的助稳定剂。
3.根据权利要求1所述一种亲水膜用超高分子量聚四氟乙烯的制造方法，其特征在于：所述步骤(2)中聚四氟乙烯乳液与亲水剂的质量比为(2.5-3.6)：1，亲水剂过量，亲水剂与偶联剂的摩尔比为1：(8-60)，亲水剂为聚酯、聚醚、磷酸酯及有机硅四元共聚的整理剂，偶联剂为有机硅化合物或异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物。
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