CN109731485A - 一种生物干化用聚四氟乙烯微孔膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物干化用聚四氟乙烯微孔膜及其制备方法，包括基础膜，基础膜正反两面分别设有拒油涂层和亲水涂层，所述拒油涂层为含氟丙烯酸酯聚合物涂层，所述亲水涂层为弱阳离子型有机硅亲水剂涂层；制备方法包括以下步骤：A、以添加纳米铜离子粉的聚四氟乙烯分散树脂为原料，经双向拉伸制成基础膜；B、以步骤A中基础膜的任意一面作为正面，喷涂含氟丙烯酸酯聚合物处理液，烘干形成拒油涂层；C、在步骤B后的基础膜反面喷涂弱阳离子型有机硅亲水剂处理液，烘干形成亲水涂层，得到聚四氟乙烯微孔膜成品。本发明不仅具有拒油和亲水双向异性的功能，同时还具有良好的抗菌、除臭和透气性能的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚四氟乙烯微孔膜，特别是一种生物干化用聚四氟乙烯微孔膜及其制备方法。
背景技术
随着城市化的进行和发展，污泥和生活垃圾的产量与日俱增，大量的污泥和生活垃圾日渐成为严重的社会与环境问题，对污泥和生活垃圾的处理是污泥和生活垃圾资源化与减量化处理必要的预处理过程，而利用微生物好氧发酵产生热量来蒸发水分的生物干化工艺则是一种经济、节能、环保的干化技术。污泥和生活垃圾用生物干化膜的核心为聚四氟乙烯微孔膜，由于聚四氟乙烯具有优越的耐高低温、耐酸碱、耐腐蚀、耐老化的诸多性能，被人们成为“塑料王”，由其制成的双向拉伸微孔膜是具有防水、透气的作用。但现有的双向拉伸聚四氟乙烯微孔膜虽然具有防水的功能，但由于其亲水性能和高静电性，表面极易污染油污，使其透气功能大为减弱，同时也不利于水蒸气的散发，现有的聚四氟乙烯微孔膜虽能遮挡一部分恶臭，但是不具备抗菌防臭的功能，影响了正常使用。因此，亟需研发一种具有拒油和亲水双向异性功能，并同时兼具抗菌、除臭和透气性能的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种生物干化用聚四氟乙烯微孔膜及其制备方法。本发明不仅具有拒油和亲水双向异性的功能，同时还具有良好的抗菌、除臭和透气性能的优点。
本发明的技术方案：一种生物干化用聚四氟乙烯微孔膜，包括基础膜，基础膜正反两面分别设有拒油涂层和亲水涂层。
前述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜中，所述拒油涂层为含氟丙烯酸酯聚合物涂层。
前述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜中，所述亲水涂层为弱阳离子型有机硅亲水剂涂层。
一种生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，包括以下步骤：
A、以添加纳米铜离子粉的聚四氟乙烯分散树脂为原料，经双向拉伸制成基础膜；
B、以步骤A中基础膜的任意一面作为正面，喷涂含氟丙烯酸酯聚合物处理液，烘干形成拒油涂层；
C、在步骤B后的基础膜反面喷涂弱阳离子型有机硅亲水剂处理液，烘干形成亲水涂层，得到聚四氟乙烯微孔膜成品。
前述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法中，所述步骤A中基础膜的具体生产工艺为：
a、混料：将100份聚四氟乙烯树脂与1-3份纳米铜离子粉混合，再加入1-25份航空煤油，静置10天；
b、预烘：将步骤a中混合物放入50℃烘箱中预烘10-12小时；
c、制坯：将预烘过的混合物放入制坯机中制成圆柱形的坯；
d、推压：将圆柱形的坯放入推压机中50-55秒，推压成圆形条状物；
e、压型：将圆形条状物通过压延机，压延成含油基带；
f、纵向拉伸：将含油基带在160-230℃条件下去油纵向拉伸，拉伸倍数为5-10倍，形成脱脂基带；
g、横向拉伸：将脱脂基带在160-350℃条件下横向拉伸，拉伸倍数为10-20倍，制成基础膜。
前述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法中，所述纳米铜离子粉为碱式硫酸铜或碱式氯化铜，其粒度＜30nm。
前述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法中，所述步骤B中处理液浓度为15-20％，烘干温度为80-120℃，烘干时长为30-50秒。
前述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法中，所述步骤C中处理液浓度为20-25％，烘干温度为80-120℃，烘干时长为30-50秒。
前述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法中，所述聚四氟乙烯分散树脂的密度＜2.18g/cm3。
前述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法中，所述步骤e中圆形条状物通过导向板进入两辊压延机，压辊温度为55-60℃。
与现有技术相比，本发明的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜是由聚四氟乙烯分散树脂添加纳米铜离子粉为原料，经双向拉伸制成基础膜，然后在基础膜两侧分别进行拒油和亲水处理制成聚四氟乙烯微孔膜成品，最终得到的聚四氟乙烯微孔膜成品具有拒油和亲水的双向异性功能，用于污泥或垃圾干化处理时表面不容易污染油污，性能稳定持久，经济适用；其中，基础膜制造步骤依次为混料、预烘、制坯、推压、压型、纵向拉伸和横向拉伸，混料时选择合适比例的聚四氟乙烯树脂与纳米铜离子粉先混合，再加入航空煤油，静置后可以使原料混合更均匀，使最终得到的聚四氟乙烯微孔膜成品品质更高；基础膜制得后首先选择任何一面作为正面，喷涂含氟丙烯酸酯聚合物，并对其进行烘干，烘干后再在反面喷涂弱阳离子型有机硅亲水剂，再次进行烘干，得到聚四氟乙烯微孔膜成品，制备方法简单，操作方便，适合产业化生产；本发明制得的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜，孔径均匀，空隙率高，抗菌性、拒油性、亲水性具佳，且效果持久。
综上，本发明不仅具有拒油和亲水双向异性的功能，同时还具有良好的抗菌、除臭和透气性能的优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1：一种生物干化用聚四氟乙烯微孔膜，包括基础膜，基础膜正反两面分别设有拒油涂层和亲水涂层。
所述拒油涂层为含氟丙烯酸酯聚合物涂层。
所述亲水涂层为弱阳离子型有机硅亲水剂涂层。
一种生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，包括以下步骤：
A、以添加纳米铜离子粉的聚四氟乙烯分散树脂为原料，经双向拉伸制成基础膜；
B、以步骤A中基础膜的任意一面作为正面，喷涂含氟丙烯酸酯聚合物处理液，烘干形成拒油涂层；
C、在步骤B后的基础膜反面喷涂弱阳离子型有机硅亲水剂处理液，烘干形成亲水涂层，得到聚四氟乙烯微孔膜成品。
所述步骤A中基础膜的具体生产工艺为：
a、混料：将10kg聚四氟乙烯树脂F104与0.1kg碱式硫酸铜混合，再加入1.8kg的航空煤油，静置10天；
b、预烘：将步骤a中混合物装入桶中，放入50℃烘箱中预烘10小时；
c、制坯：将预烘过的混合物放入制坯机中制成直径150mm的圆柱形的坯；
d、推压：将直径150mm的圆柱形的坯放入推压机中50-55秒，55℃推压，推压成直径为21mm的圆形条状物；
e、压型：将圆形条状物通过导向板进入直径800mm的两辊压延机，压辊温度55℃-60℃，压延成厚度200um、宽度18cm的含油基带；
f、纵向拉伸：将含油基带在160℃条件下去油纵向拉伸，拉伸倍数为5倍，形成厚度180um、宽度16cm的脱脂基带；
g、横向拉伸：将脱脂基带在160-350℃条件下横向拉伸，拉伸倍数为10倍，制成宽度180cm、厚度30um的基础膜。
所述纳米铜离子粉为碱式硫酸铜，其粒度＜30nm。
所述步骤B中处理液FG-910的浓度为15％，喷涂量20g/m2，烘干温度为80-120℃，烘干时长为30-50秒。
所述步骤C中处理液Goon886的浓度为20％，喷涂量20g/m2，烘干温度为80-120℃，烘干时长为30-50秒。
所述聚四氟乙烯分散树脂的密度＜2.18g/cm3。
经上述过程制备的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜成品的孔径0.22um，厚度30um，空隙率82％，抗菌率≥99％，正面抗油性4级，反面亲水性，水接触角63°。
实施例2：一种生物干化用聚四氟乙烯微孔膜，包括基础膜，基础膜正反两面分别设有拒油涂层和亲水涂层。
所述拒油涂层为含氟丙烯酸酯聚合物涂层。
所述亲水涂层为弱阳离子型有机硅亲水剂涂层。
一种生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，包括以下步骤：
A、以添加纳米铜离子粉的聚四氟乙烯分散树脂为原料，经双向拉伸制成基础膜；
B、以步骤A中基础膜的任意一面作为正面，喷涂含氟丙烯酸酯聚合物处理液，烘干形成拒油涂层；
C、在步骤B后的基础膜反面喷涂弱阳离子型有机硅亲水剂处理液，烘干形成亲水涂层，得到聚四氟乙烯微孔膜成品。
所述步骤A中基础膜的具体生产工艺为：
a、混料：将10kg聚四氟乙烯树脂F104与0.3kg碱式硫酸铜混合，再加入2.5kg的航空煤油，静置10天；
b、预烘：将步骤a中混合物装入桶中，放入50℃烘箱中预烘12小时；
c、制坯：将预烘过的混合物放入制坯机中，制成直径150mm的圆柱形的坯；
d、推压：将直径150mm的圆柱形的坯放入推压机中50-55秒，55℃推压，推压成直径21mm的圆形条状物；
e、压型：将圆形条状物通过导向板进入直径800mm的两辊压延机，压辊温度60℃，压延成厚度300um、宽度25cm的含油基带；
f、纵向拉伸：将含油基带在230℃条件下去油纵向拉伸，拉伸倍数为10倍，形成厚度250um、宽度22cm的脱脂基带；
g、横向拉伸：将脱脂基带在160-350℃条件下横向拉伸，拉伸倍数为10-20倍，制成宽度180cm、厚度50um的基础膜。
所述纳米铜离子粉为碱式硫酸铜，其粒度＜30nm。
所述步骤B中处理液FG-910的浓度为20％，喷涂量20g/m2，烘干温度为80-120℃，烘干时长为30-50秒。
所述步骤C中处理液Goon886的浓度为25％，喷涂量20g/m2，烘干温度为80-120℃，烘干时长为30-50秒。
所述聚四氟乙烯分散树脂的密度＜2.18g/cm3。
经上述过程制备的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜成品的孔径0.22um，厚度50um，空隙率80％，抗菌率≥99.9％，正面抗油性>4级，反面亲水性，水接触角63°。
实施例1和实施例2中的聚四氟乙烯分散树脂购自日本大金中国有限公司，牌号为F104，比重2.168g/cm3；纳米碱式硫酸铜购自苏州长湖纳米科技有限公司，产品C45号1344-73-6；纳米碱式氯化铜购自苏州长湖纳米科技有限公司，产品C45号1332-40-7；拒油剂购自北京洁尔爽高科技有限公司，牌号为FG-910；亲水剂购自东莞嘉宏有机硅科技有限公司，牌号为Goon886。
Claims (10)
1.一种生物干化用聚四氟乙烯微孔膜，其特征在于：包括基础膜，基础膜正反两面分别设有拒油涂层和亲水涂层。
2.根据权利要求1所述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜，其特征在于：所述拒油涂层为含氟丙烯酸酯聚合物涂层。
3.根据权利要求1所述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜，其特征在于：所述亲水涂层为弱阳离子型有机硅亲水剂涂层。
4.实现权利要求1、2或3中任一项权利要求所述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、以添加纳米铜离子粉的聚四氟乙烯分散树脂为原料，经双向拉伸制成基础膜；
B、以步骤A中基础膜的任意一面作为正面，喷涂含氟丙烯酸酯聚合物处理液，烘干形成拒油涂层；
C、在步骤B后的基础膜反面喷涂弱阳离子型有机硅亲水剂处理液，烘干形成亲水涂层，得到聚四氟乙烯微孔膜成品。
5.根据权利要求4所述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤A中基础膜的具体生产工艺为：
a、混料：将100份聚四氟乙烯树脂与1-3份纳米铜离子粉混合，再加入1-25份航空煤油，静置10天；
b、预烘：将步骤a中混合物放入50℃烘箱中预烘10-12小时；
c、制坯：将预烘过的混合物放入制坯机中制成圆柱形的坯；
d、推压：将圆柱形的坯放入推压机中50-55秒，推压成圆形条状物；
e、压型：将圆形条状物通过压延机，压延成含油基带；
f、纵向拉伸：将含油基带在160-230℃条件下去油纵向拉伸，拉伸倍数为5-10倍，形成脱脂基带；
g、横向拉伸：将脱脂基带在160-350℃条件下横向拉伸，拉伸倍数为10-20倍，制成基础膜。
6.根据权利要求4或5所述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于：所述纳米铜离子粉为碱式硫酸铜或碱式氯化铜，其粒度＜30nm。
7.根据权利要求4所述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤B中处理液浓度为15-20％，烘干温度为80-120℃，烘干时长为30-50秒。
8.根据权利要求4所述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤C中处理液浓度为20-25％，烘干温度为80-120℃，烘干时长为30-50秒。
9.根据权利要求4所述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯分散树脂的密度＜2.18g/cm3。
10.根据权利要求5所述的生物干化用聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于：所述步骤e中圆形条状物通过导向板进入两辊压延机，压辊温度为55-60℃。
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2019
- 2019-03-05 CN CN201910163322.0A patent/CN109731485A/zh not_active Withdrawn
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