CN109847591A - 一种亲水型复合高分子膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种亲水型复合高分子膜的制备方法，将连续相聚四氟乙烯粉末和所得填料二乙醇胺改性的埃洛石纳米管粉末烘干，将烘干粉料与亲水气相二氧化硅在搅拌机中高速搅拌混合均匀，将混合料压制成型得圆柱形坯体，将坯体置于电炉中高温烧结，冷却，经过车削成膜和压延定向的工艺，制得复合高分子膜；将所得复合高分子膜分别在丙酮和无水乙醇中清洗后，再放入去离子水中清洗，自然风干，放置于下介质板的中间位置，利用气液两相介质阻挡放电等离子体对复合高分子膜进行表面亲水改性处理。
Description
技术领域
本发明属于高分子膜领域，具体涉及一种亲水型复合高分子膜的制备方法。
背景技术
聚四氟乙烯是一种常用的高分子聚合物，具有较高的结晶度、稳定的化学性质、优异的自润滑性能等特质，因此在机械、化工设备、电子和生物医学等领域都有广泛的应用。作为一种摩擦材料，聚四氟乙烯可以在严苛的工况条件下提供极低的摩擦系数，但是聚四氟乙烯分子间的范德华作用力较弱，内聚能低的特点也导致了其在摩擦过程中较为严重的磨损。
聚四氟乙烯因为综合性能好、质优价廉等优良特性被广泛应用于工业很多方
面。但由于聚四氟乙烯的表面能低、表面润湿度低、亲水性和染色性差，限制了其在一些工业领域的应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种亲水型复合高分子膜的制备方法，依照该方法制备的复合高分子膜具有优异的摩擦磨损性能和亲水性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种亲水型复合高分子膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，下述原料按重量份计：
（1）亲水改性埃洛石纳米管的制备：
将2-3份埃洛石纳米管、0.01-0.02份4-二甲氨基吡啶加入30-40份二氯甲烷中，密封，用注射器打入1-2份氯乙酰氯，反应30-40min后加入0.05-0.1份三乙胺，冰浴过夜，洗涤干燥，将所得接有氯乙酰氯的埃洛石纳米管和2-3份亲水分子加入25-35份溶剂中，在120-125℃下反应4-5h，洗涤干燥，研磨得二乙醇胺
亲水改性的埃洛石纳米管；
利用埃洛石纳米管表面富有羟基的特点引入氯乙酰氯，之后通过接枝亲水分子二乙醇胺的手段来调变埃洛石纳米管的表面极性，埃洛石纳米管在聚四氟乙烯基质中的分散性和相容性决定着复合材料的摩擦力学性能，经二乙醇胺改性的复合材料体积磨损低；
（2）聚四氟乙烯复合高分子膜的制备：
将90-100份连续相聚四氟乙烯粉末和（1）中所得填料二乙醇胺亲水改性的埃洛石纳米管粉末烘干，将烘干粉料与3-5份亲水气相二氧化硅在搅拌机中高速搅拌混合均匀，将混合料压制成型得圆柱形坯体，将坯体置于370-380℃的电炉中高温烧结1-2h，冷却，经过车削成膜和压延定向的工艺，制得聚四氟乙烯复合高分子膜；
采用亲水改性的埃洛石纳米管、亲水气相二氧化硅增强聚四氟乙烯，通过空气辅助干法共混、冷压烧结并车削成膜的方法制备了复合高分子膜，亲水气相二氧化硅在聚四氟乙烯中分散均匀，拉伸强度和断裂伸长率得到提高，综合性能优；
（3）利用等离子体对复合高分子膜进行表面亲水改性：
将（2）中所得聚四氟乙烯复合高分子膜分别在丙酮和无水乙醇中清洗1-2h后，再放入去离子水中清洗1-2h，自然风干，放置于下介质板的中间位置，利用气液两相介质阻挡放电等离子体对聚四氟乙烯复合高分子膜进行表面亲水改性处理1-2min。
进一步的，步骤（1）中亲水分子为二乙醇胺，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
进一步的，步骤（2）中将连续相聚四氟乙烯粉末过40目筛，将填料二乙醇胺亲水改性的埃洛石纳米管粉末过200目筛。
进一步的，步骤（3）中气液两相是指空气+去离子水，电压为11-12kV、放电间隙为3-4mm，频率为8-9kHz。
本发明相比现有技术具有以下优点：
利用气液(空气+去离子水)两相介质阻挡放电等离子体对复合高分子膜进行表面亲水改性，表面水接触角降低，从疏水性薄膜变为亲水性薄膜，复合高分子薄膜经等离子体处理后表面出现粘连、熔融、刻蚀等现象，使其表面粗糙度增加，从而提高其表面亲水性。
具体实施方式
实施例1
一种亲水型复合高分子膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，下述原料按重量份计：
（1）亲水改性埃洛石纳米管的制备：
将2份埃洛石纳米管、0.01份4-二甲氨基吡啶加入30份二氯甲烷中，密封，用注射器打入1份氯乙酰氯，反应30min后加入0.05份三乙胺，冰浴过夜，洗涤干燥，将所得接有氯乙酰氯的埃洛石纳米管和2份亲水分子加入25份溶剂中，在120-125℃下反应4h，洗涤干燥，研磨得二乙醇胺亲水改性的埃洛石纳米管；
其中，亲水分子为二乙醇胺，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
（2）聚四氟乙烯复合高分子膜的制备：
将90份连续相聚四氟乙烯粉末和（1）中所得填料二乙醇胺亲水改性的埃洛石纳米管粉末烘干，将烘干粉料与3份亲水气相二氧化硅在搅拌机中高速搅拌混合均匀，将混合料压制成型得圆柱形坯体，将坯体置于370-380℃的电炉中高温烧结1h，冷却，经过车削成膜和压延定向的工艺，制得聚四氟乙烯复合高分子膜；
其中，将连续相聚四氟乙烯粉末过40目筛，将填料二乙醇胺亲水改性的埃洛石纳米管粉末过200目筛；
（3）利用等离子体对复合高分子膜进行表面亲水改性：
将（2）中所得聚四氟乙烯复合高分子膜分别在丙酮和无水乙醇中清洗1h后，再放入去离子水中清洗1h，自然风干，放置于下介质板的中间位置，利用气液两相介质阻挡放电等离子体对聚四氟乙烯复合高分子膜进行表面亲水改性处理1min；
其中，气液两相是指空气+去离子水，电压为11kV、放电间隙为3mm，频率为8kHz。
实施例2
一种亲水型复合高分子膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，下述原料按重量份计：
（1）亲水改性埃洛石纳米管的制备：
将3份埃洛石纳米管、0.02份4-二甲氨基吡啶加入40份二氯甲烷中，密封，用注射器打入2份氯乙酰氯，反应40min后加入0.1份三乙胺，冰浴过夜，洗涤干燥，将所得接有氯乙酰氯的埃洛石纳米管和3份亲水分子加入35份溶剂中，在120-125℃下反应5h，洗涤干燥，研磨得二乙醇胺亲水改性的埃洛石纳米管；
其中，亲水分子为二乙醇胺，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
（2）聚四氟乙烯复合高分子膜的制备：
将100份连续相聚四氟乙烯粉末和（1）中所得填料二乙醇胺亲水改性的埃洛石纳米管粉末烘干，将烘干粉料与5份亲水气相二氧化硅在搅拌机中高速搅拌混合均匀，将混合料压制成型得圆柱形坯体，将坯体置于370-380℃的电炉中高温烧结2h，冷却，经过车削成膜和压延定向的工艺，制得聚四氟乙烯复合高分子膜；
其中，将连续相聚四氟乙烯粉末过40目筛，将填料二乙醇胺亲水改性的埃洛石纳米管粉末过200目筛；
（3）利用等离子体对复合高分子膜进行表面亲水改性：
将（2）中所得复合高分子膜分别在丙酮和无水乙醇中清洗2h后，再放入去离子水中清洗2h，自然风干，放置于下介质板的中间位置，利用气液两相介质阻挡放电等离子体对复合高分子膜进行表面亲水改性处理2min；
其中，气液两相是指空气+去离子水，电压为12kV、放电间隙为4mm，频率为9kHz。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，在步骤（1）中未使用亲水分子二乙醇胺，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（3）中未利用气液两相介质阻挡放电等离子体对复合高分子膜进行表面亲水改性处理，除此外的方法步骤均相同。
对照组 纯聚四氟乙烯薄膜
为了对比本发明制备的复合高分子膜的性能，对上述实施例1、实施例2、对比实施例1、对比实施例2方法对应制得的复合高分子膜，以及对照组对应的纯聚四氟乙烯薄膜，按照行业标准进行性能检测，具体对比数据如下表1所示：
表1
按照本发明方法制备的复合高分子膜具有优异的摩擦磨损性能和亲水性能，复合高分子膜的摩擦系数为0.18；在对比实施例1中未使用亲水分子二乙醇胺，导致复合高分子膜的体积磨损增大，但仍然优于对照组的纯聚四氟乙烯薄膜的摩擦磨损性能；在对比实施例2中未利用气液两相介质阻挡放电等离子体对复合高分子膜进行表面亲水改性处理，导致复合高分子膜的表面水接触角增大，但仍然优于对照组纯聚四氟乙烯薄膜的亲水性能。
Claims (4)
1.一种亲水型复合高分子膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，下述原料按重量份计：
（1）亲水改性埃洛石纳米管的制备：
将2-3份埃洛石纳米管、0.01-0.02份4-二甲氨基吡啶加入30-40份二氯甲烷中，密封，用注射器打入1-2份氯乙酰氯，反应30-40min后加入0.05-0.1份三乙胺，冰浴过夜，洗涤干燥，将所得接有氯乙酰氯的埃洛石纳米管和2-3份亲水分子加入25-35份溶剂中，在120-125℃下反应4-5h，洗涤干燥，研磨得二乙醇胺亲水改性的埃洛石纳米管；
（2）聚四氟乙烯复合高分子膜的制备：
将90-100份连续相聚四氟乙烯粉末和（1）中所得填料二乙醇胺亲水改性的埃洛石纳米管烘干，将烘干粉料与3-5份亲水气相二氧化硅在搅拌机中高速搅拌混合均匀，将混合料压制成型得圆柱形坯体，将坯体置于370-380℃的电炉中高温烧结1-2h，冷却，经过车削成膜和压延定向的工艺，制得聚四氟乙烯复合高分子膜；
（3）利用等离子体对复合高分子膜进行表面亲水改性：
将（2）中所得聚四氟乙烯复合高分子膜分别在丙酮和无水乙醇中清洗1-2h后，再放入去离子水中清洗1-2h，自然风干，放置于下介质板的中间位置，利用气液两相介质阻挡放电等离子体对聚四氟乙烯复合高分子膜进行表面亲水改性处理1-2min。
2.根据权利要求1所述的一种亲水型复合高分子膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中亲水分子为二乙醇胺，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
3.根据权利要求1所述的一种亲水型复合高分子膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）中将连续相聚四氟乙烯粉末过40目筛，将填料二乙醇胺亲水改性的埃洛石纳米管粉末过200目筛。
4.根据权利要求1所述的一种亲水型复合高分子膜的制备方法，其特征在于，步骤（3）中气液两相是指空气+去离子水，电压为11-12kV、放电间隙为3-4mm，频率为8-9kHz。
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| CN201910195829.4A CN109847591A (zh) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 一种亲水型复合高分子膜的制备方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113561537A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-29 | 苏州捷丹耀科技有限公司 | 一种高纯度低损耗光缆用光纤及其制备方法 |
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