CN109012233A - 一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法、由该方法制得的膜及其应用 - Google Patents

一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法、由该方法制得的膜及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法、由该方法制得的膜及其应用，将聚四氟乙烯树脂、航空煤油、复合型抗静电剂通过混料、挤出、压延、双轴拉伸、热定型、收卷成膜制得防静电聚四氟乙烯微孔膜具有防静电的优点，利用本发明的方法制得的防静电PTFE膜通过特定工艺进行热熔覆膜到高温过滤材料上，解决在高粉尘工况下PTFE覆膜滤料防静电性能差的问题，提高了PTFE覆膜滤料的适应性，在实现燃煤锅炉的超低排放的同时，降低了企业的成本及环保风险。和传统的涂覆法相比，将复合型抗静电剂植入聚四氟乙烯微孔膜中，不易脱落，抗静电性能持久使用寿命长。

Description

一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法、由该方法制得的 膜及其应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种用于气固分离行业的防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法、由该方法制得的膜及其应用。
背景技术
随着国家对大气污染物治理的要求日益严苛，为实现超低排放，覆膜滤料应用越来越广泛。聚四氟乙烯微孔膜(PTFE膜)具有独特的节点原纤性、表面光滑、耐化学物质、透气不透水、透气量大、阻燃、耐高温、抗强酸碱、无毒等特性。通过热熔PTFE覆膜处理的过滤材料过滤效率高，可达99.99％，近于零排放；运行阻力低，过滤速度快；使用寿命长，可重复使用，从而降低运行费用。可用于化工、钢铁、冶金、炭黑、发电、水泥、垃圾焚烧等各种工业熔炉的烟气过滤。但由于PTFE膜具有绝缘不导电的性能，在粉尘浓度较高的工况环境中，由于摩擦产生静电易导致爆炸风险，一定程度上限制了PTFE覆膜滤料的使用，对此类工业熔炉实现超低排放造成了一定的阻碍，增加了企业的成本及环保风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：构建一种防静电PTFE膜，解决现有PTFE膜绝缘不导电，导致在高粉尘工况下防静电性能差的问题。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：将粉末状聚四氟乙烯树脂、航空煤油、复合型抗静电剂共混制成糊状混料；
(2)挤出：将步骤(1)所得糊状混料通过挤出机推压制成柱状模料；
(3)压延：将步骤(2)所得柱状模料经过压延机制成聚四氟乙烯膜片，压延后进行加热去除其中的航空煤油；
(4)双轴拉伸：将步骤(3)脱除航空煤油后的聚四氟乙烯膜片同时进行横向及纵向拉伸，得到双向拉伸聚四氟乙烯薄膜；
(5)热定型：将步骤(4)双向拉伸聚四氟乙烯薄膜进行热定型处理；
(6)收卷成膜：将步骤(5)热定型处理后的双向拉伸聚四氟乙烯薄膜进行切割、收卷得到防静电聚四氟乙烯微孔膜。
进一步，所述聚四氟乙烯树脂的加入量为混合料质量的70-79％、航空煤油的加入量为混合料质量的20-30％、复合型抗静电剂的加入量是混合料质量的0.3-3％。
进一步，所述的复合型抗静电剂主要由乙氧基化硬脂酞胺及纳米SiO2粉末混合而成，其质量比为(20-100)∶1。
进一步，所述步骤(3)中聚四氟乙烯膜片厚度为80-120μm，压延温度为30-60℃；压延后进行加热去除其中的航空煤油，加热温度为300-340℃，速度为13-16m/min。
进一步，所述步骤(4)中横向拉伸比为10-30倍，纵向拉伸比为3-13倍。
进一步，所述步骤(5)中热定型处理的温度为300-340℃，时间为10-20min。
进一步，所述步骤(6)中所得防静电聚四氟乙烯微孔膜厚度范围为8-15μm。
进一步，本发明还提供一种通过所述的制备方法制备的防静电聚四氟乙烯微孔膜。
进一步，本发明还提供一种通过所述的制备方法制备的防静电聚四氟乙烯微孔膜在聚四氟乙烯覆膜滤料中的应用，所述的聚四氟乙烯覆膜滤料包括由聚苯硫醚纤维与聚四氟乙烯纤维按照质量比为(1-4)∶1混纺制成的净气面、由聚四氟乙烯纱线经纬交织形成的基布层、由聚苯硫醚纤维与聚四氟乙烯纤维按照质量比为(1-4)∶1混纺制成的迎尘面、由所述防静电聚四氟乙烯微孔膜制成的覆膜层，所述覆膜层可过滤粉尘的主要成分，且释放工况中的静电；
所述基布层固定连接于净气面上，所述的迎尘面固定连接于基布层上，所述的覆膜层通过热熔覆膜到所述迎尘面上。
进一步，所述的覆膜层热熔覆膜到所述迎尘面上的工艺参数为：温度260-270℃，压力前后胶辊与热辊间压力为0.3-0.6MPa，间距为0.1-0.5mm，速度为7-9m/min。
本发明技术有益效果：本发明将聚四氟乙烯树脂、航空煤油、复合型抗静电剂通过混料、挤出、压延、双轴拉伸、热定型、收卷成膜制得防静电聚四氟乙烯微孔膜具有防静电的优点，利用本发明的方法制得的防静电PTFE膜通过热熔覆膜到高温过滤材料上，解决在高粉尘工况下PTFE覆膜滤料防静电性能差的问题，提高了PTFE覆膜滤料的适用性，在实现燃煤锅炉的超低排放的同时，降低了企业的成本及环保风险。和传统的涂覆法相比，将复合型抗静电剂植入聚四氟乙烯微孔膜中，不易脱落，抗静电性能持久使用寿命长。
附图说明
图1为本发明实施例所述防静电聚四氟乙烯覆膜滤料的结构示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
实施例1
一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：将粉末状聚四氟乙烯树脂、航空煤油、复合型抗静电剂共混制成糊状混料；其中所述聚四氟乙烯树脂的加入量为混合料质量的75％、航空煤油的加入量为混合料质量的23.5％、复合型抗静电剂的加入量是混合料质量的1.5％；所述的复合型抗静电剂主要由乙氧基化硬脂酞胺及纳米SiO2粉末混合而成，其质量比为50∶1；
(2)挤出：将步骤(1)所得糊状混料通过挤出机推压制成柱状模料；
(3)压延：将步骤(2)所得柱状模料经过压延机制成聚四氟乙烯膜片，膜片厚度为100μm，压延温度为40℃；压延后进行加热去除其中的航空煤油，加热温度为320℃，速度为15m/min；
(4)双轴拉伸：将步骤(3)脱除航空煤油后的聚四氟乙烯膜片同时进行横向及纵向拉伸，得到双向拉伸聚四氟乙烯薄膜；其中横向拉伸比为20倍，纵向拉伸比为8倍；
(5)热定型：将步骤(4)双向拉伸聚四氟乙烯薄膜在320℃进行热定型处理，时间为15min；
(6)收卷成膜：将步骤(5)热定型处理后的双向拉伸聚四氟乙烯薄膜进行切割、收卷得到防静电聚四氟乙烯微孔膜；所述防静电聚四氟乙烯微孔膜厚度为11μm。
进一步，本发明还提供一种通过所述的制备方法制备的防静电聚四氟乙烯微孔膜，所述的防静电聚四氟乙烯微孔膜是一种含有1.5％复合型抗静电剂的PTFE膜，所述的复合型抗静电剂为乙氧基化硬脂酞胺及纳米SiO2粉末，其质量比为50∶1，膜的厚度为11μm。
进一步，本发明还提供一种通过所述的制备方法制备的防静电聚四氟乙烯微孔膜在聚四氟乙烯覆膜滤料中的应用。
参阅图1，所述的聚四氟乙烯覆膜滤料包括由聚苯硫醚纤维与聚四氟乙烯纤维按照质量比为3∶1混纺制成的净气面1、由聚四氟乙烯纱线经纬交织形成的基布层2、由聚苯硫醚纤维与聚四氟乙烯纤维按照质量比为3∶1混纺制成的迎尘面3、由所述防静电聚四氟乙烯微孔膜制成的覆膜层4，所述覆膜层可过滤粉尘的主要成分，且释放工况中的静电。
所述基布层2通过针刺法置于净气面1上，所述的迎尘面3通过针刺法置于基布层2上，所述的覆膜层4通过热熔覆膜到所述迎尘面3上；
进一步，所述的覆膜层4热熔覆膜到所述迎尘面3上的工艺参数为：温度265℃，压力前后胶辊与热辊间压力为0.5MPa，间距为0.3mm，速度为8m/min。
实施例2
一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：将粉末状聚四氟乙烯树脂、航空煤油、复合型抗静电剂共混制成糊状混料；其中所述聚四氟乙烯树脂的加入量为混合料质量的78％、航空煤油的加入量为混合料质量的21.7％、复合型抗静电剂的加入量是混合料质量的0.3％；所述的复合型抗静电剂主要由乙氧基化硬脂酞胺及纳米SiO2粉末混合而成，其质量比为20∶1；
(2)挤出：将步骤(1)所得糊状混料通过挤出机推压制成柱状模料；
(3)压延：将步骤(2)所得柱状模料经过压延机制成聚四氟乙烯膜片，膜片厚度为80μm，压延温度为30℃；压延后进行加热去除其中的航空煤油，加热温度为300℃，速度为13m/min；
(4)双轴拉伸：将步骤(3)脱除航空煤油后的聚四氟乙烯膜片同时进行横向及纵向拉伸，得到双向拉伸聚四氟乙烯薄膜；其中横向拉伸比为10倍，纵向拉伸比为3倍；
(5)热定型：将步骤(4)双向拉伸聚四氟乙烯薄膜在300℃进行热定型处理，时间为10min；
(6)收卷成膜：将步骤(5)热定型处理后的双向拉伸聚四氟乙烯薄膜进行切割、收卷得到防静电聚四氟乙烯微孔膜；所述防静电聚四氟乙烯微孔膜厚度为8μm。
进一步，本发明还提供一种通过所述的制备方法制备的防静电聚四氟乙烯微孔膜，所述的防静电聚四氟乙烯微孔膜是一种含有0.3％复合型抗静电剂的PTFE膜，所述的复合型抗静电剂为乙氧基化硬脂酞胺及纳米SiO2粉末，其质量比为20∶1，膜的厚度为8μm。
进一步，本发明还提供一种通过所述的制备方法制备的防静电聚四氟乙烯微孔膜在聚四氟乙烯覆膜滤料中的应用。
本实施例和实施例1的区别在于，所述的净气面1和迎尘面3均由聚苯硫醚纤维与聚四氟乙烯纤维按照质量比为1∶1混纺制成，所述的覆膜层4热熔覆膜到所述迎尘面3上的工艺参数为：温度267℃，压力前后胶辊与热辊间压力为0.4MPa，间距为0.2mm，速度为8.5m/min。
实施例3
一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：将粉末状聚四氟乙烯树脂、航空煤油、复合型抗静电剂共混制成糊状混料；其中所述聚四氟乙烯树脂的加入量为混合料质量的73％、航空煤油的加入量为混合料质量的24％、复合型抗静电剂的加入量是混合料质量的3％；所述的复合型抗静电剂主要由乙氧基化硬脂酞胺及纳米SiO2粉末混合而成，其质量比为100∶1；
(2)挤出：将步骤(1)所得糊状混料通过挤出机推压制成柱状模料；
(3)压延：将步骤(2)所得柱状模料经过压延机制成聚四氟乙烯膜片，膜片厚度为120μm，压延温度为60℃；压延后进行加热去除其中的航空煤油，加热温度为340℃，速度为16m/min；
(4)双轴拉伸：将步骤(3)脱除航空煤油后的聚四氟乙烯膜片同时进行横向及纵向拉伸，得到双向拉伸聚四氟乙烯薄膜；其中横向拉伸比为30倍，纵向拉伸比为13倍；
(5)热定型：将步骤(4)双向拉伸聚四氟乙烯薄膜在340℃进行热定型处理，时间为20min；
(6)收卷成膜：将步骤(5)热定型处理后的双向拉伸聚四氟乙烯薄膜进行切割、收卷得到防静电聚四氟乙烯微孔膜；所述防静电聚四氟乙烯微孔膜厚度为15μm。
进一步，本发明还提供一种通过所述的制备方法制备的防静电聚四氟乙烯微孔膜，所述的防静电聚四氟乙烯微孔膜是一种含有3％复合型抗静电剂的PTFE膜，所述的复合型抗静电剂为乙氧基化硬脂酞胺及纳米SiO2粉末，其质量比为100∶1，膜的厚度为15μm。
进一步，本发明还提供一种通过所述的制备方法制备的防静电聚四氟乙烯微孔膜在聚四氟乙烯覆膜滤料中的应用。
本实施例和实施例1的区别在于，所述的净气面1和迎尘面3均由聚苯硫醚纤维与聚四氟乙烯纤维按照质量比为4∶1混纺制成，所述的覆膜层4热熔覆膜到所述迎尘面3上的工艺参数为：温度270℃，压力前后胶辊与热辊间压力为0.6MPa，间距为0.5mm，速度为9m/min。
对比实施例
一种聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：将粉末状聚四氟乙烯树脂、航空煤油共混制成糊状混料；其中所述聚四氟乙烯树脂的加入量为混合料质量的75％、航空煤油的加入量为混合料质量的25％
(2)挤出：将步骤(1)所得糊状混料通过挤出机推压制成柱状模料；
(3)压延：将步骤(2)所得柱状模料经过压延机制成聚四氟乙烯膜片，膜片厚度为120μm，压延温度为60℃；压延后进行加热去除其中的航空煤油，加热温度为340℃，速度为16m/min；
(4)双轴拉伸：将步骤(3)脱除航空煤油后的聚四氟乙烯膜片同时进行横向及纵向拉伸，得到双向拉伸聚四氟乙烯薄膜；其中横向拉伸比为30倍，纵向拉伸比为13倍；
(5)热定型：将步骤(4)双向拉伸聚四氟乙烯薄膜在340℃进行热定型处理，时间为20min；
(6)收卷成膜：将步骤(5)热定型处理后的双向拉伸聚四氟乙烯薄膜进行切割、收卷得到聚四氟乙烯微孔膜；所述聚四氟乙烯微孔膜厚度为14μm。
将按照上述方法制得的聚四氟乙烯微孔膜替代本发明实施例所述的防静电聚四氟乙烯微孔膜作为覆膜层4，采用相同的热熔工艺将覆膜层4热熔覆膜到所述迎尘面3上，制得常规聚四氟乙烯微孔覆膜滤料。
将实施例1-3所述的含不同比例复合抗静电剂的防静电聚四氟乙烯微孔覆膜滤料和本对比实施例所述的不含复合抗静电剂的常规聚四氟乙烯微孔覆膜滤料的电阻率的测试结果见表1。
测试准备：
(1)电阻率：DM 3066数字万用电阻表分析器。
(2)测试条件：温度20℃，湿度65％。
表1不同比例复合抗静电剂对聚四氟乙烯微孔覆膜滤料电阻率的影响
序号 纤维表面电阻率(Ω·cm)
对比实施例 4.1×1010
实施例1 6.3×104
实施例2 8.7×106
实施例3 3.9×102

Claims (10)

1.一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混料：将聚四氟乙烯树脂、航空煤油、复合型抗静电剂共混制成糊状混料；
(2)挤出：将步骤(1)所得糊状混料通过挤出机推压制成柱状模料；
(3)压延：将步骤(2)所得柱状模料经过压延机制成聚四氟乙烯膜片，压延后进行加热去除其中的航空煤油；
(4)双轴拉伸：将步骤(3)脱除航空煤油后的聚四氟乙烯膜片同时进行横向及纵向拉伸，得到双向拉伸聚四氟乙烯薄膜；
(5)热定型：将步骤(4)双向拉伸聚四氟乙烯薄膜进行热定型处理；
(6)收卷成膜：将步骤(5)热定型处理后的双向拉伸聚四氟乙烯薄膜进行切割、收卷得到防静电聚四氟乙烯微孔膜。
2.根据权利要求1所述的一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯树脂的加入量为混合料质量的70-79％、航空煤油的加入量为混合料质量的20-30％、复合型抗静电剂的加入量是混合料质量的0.3-3％。
3.根据权利要求2所述的一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述的复合型抗静电剂主要由乙氧基化硬脂酞胺及纳米SiO2粉末混合而成，其质量比为(20-100)∶1。
4.根据权利要求1所述的一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中聚四氟乙烯膜片厚度为80-120μm，压延温度为30-60℃；压延后进行加热去除其中的航空煤油，加热温度为300-340℃，速度为13-16m/min。
5.根据权利要求1所述的一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中横向拉伸比为10-30倍，纵向拉伸比为3-13倍。
6.根据权利要求1所述的一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中热定型处理的温度为300-340℃，时间为10-20min。
7.根据权利要求1所述的一种防静电聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中所得防静电聚四氟乙烯微孔膜厚度范围为8-15μm。
8.一种通过权利要求1-7任意一项所述的制备方法制备的防静电聚四氟乙烯微孔膜。
9.一种通过权利要求1-7任意一项所述的制备方法制备的防静电聚四氟乙烯微孔膜在聚四氟乙烯覆膜滤料中的应用，所述的聚四氟乙烯覆膜滤料包括由聚苯硫醚纤维与聚四氟乙烯纤维按照质量比为(1-4)∶1混纺制成的净气面、由聚四氟乙烯纱线经纬交织形成的基布层、由聚苯硫醚纤维与聚四氟乙烯纤维按照质量比为(1-4)∶1混纺制成的迎尘面、由所述防静电聚四氟乙烯微孔膜制成的覆膜层；
所述基布层固定连接于净气面上，所述的迎尘面固定连接于基布层上，所述的覆膜层通过热熔覆膜到所述迎尘面上。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的覆膜层热熔覆膜到所述迎尘面上的工艺参数为：温度260-270℃，压力前后胶辊与热辊间压力为0.3-0.6MPa，间距为0.1-0.5mm，速度为7-9m/min。
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