CN112108009A - 一种聚四氟乙烯膜及其亲水处理方法和应用 - Google Patents

一种聚四氟乙烯膜及其亲水处理方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明适用于过滤材料技术领域，提供了一种聚四氟乙烯膜及其亲水处理方法和应用，该聚四氟乙烯膜的亲水处理方法包括以下步骤：将亲水环氧聚合物与环氧当量为300~800的环氧聚合物置于溶剂中进行交联反应，得到聚合物溶液；将聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜即可。本发明采用亲水含氟聚合物树脂和环氧聚合物对聚四氟乙烯膜进行处理；其中，聚合物中氟基团和聚四氟乙烯膜表面氟物质通过范德华力相互牢固结合，附带的羟基亲水键可以和环氧聚合物进行交联反应，同时因为交联环氧键打开形成新的羟基，而且羟基数量不会减少，因此亲水性不仅不会变差，而且这样形成的羟基由于有交联成超大聚合物链条，具有环氧的刚性结构，故可保护了羟基的耐受性。

Description

一种聚四氟乙烯膜及其亲水处理方法和应用
技术领域
本发明属于过滤材料技术领域，尤其涉及一种聚四氟乙烯膜及其亲水处理方法和应用。
背景技术
传统聚四氟乙烯双向拉伸膜（ePTFE）用于水过滤领域，需要做亲水处理，亲水处理的方式很多，但是经过一段时间的过滤渗透水之后，亲水性能或多或少出现衰减甚至消失。譬如，现有技术中有通过将亲水含氟聚合物树脂VOH直接浸涂在聚四氟乙烯双向拉伸膜上，以提高聚四氟乙烯双向拉伸膜的亲水性能，但是，聚合物羟基很容易受到过滤水流、温度、酸碱、氧化剂影响而消失，进而会影响聚四氟乙烯双向拉伸膜的亲水稳定性。
因此，目前亟待对聚四氟乙烯膜的亲水处理方法进行改进，以提高聚四氟乙烯膜的亲水性能和稳定性。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，旨在解决背景技术中提出的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其包括以下步骤：
将亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物置于溶剂中进行交联反应，得到聚合物溶液；所述环氧聚合物的环氧当量为300~800；
将聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜，得到亲水处理后的聚四氟乙烯膜。
作为本发明实施例的一个优选方案，所述亲水含氟聚合物树脂为VOH聚合物。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述环氧聚合物的环氧当量为350~600。
作为本发明实施例的另一个优选方案，亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物的摩尔比为(4~10):1。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述溶剂为甲醇和乙醇的混合物。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述溶剂中，甲醇和乙醇的体积比为(3~5):1。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述聚合物溶液中，亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物的总质量浓度为1%~5%。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述聚合物溶液中，亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物的总质量浓度为2%~4%。
本发明实施例的另一目的在于提供一种经由上述的亲水处理方法处理得到的聚四氟乙烯膜。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述聚四氟乙烯膜的亲水角不大于35°。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述的聚四氟乙烯膜在水过滤中的应用。
本发明实施例提供的一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，是通过采用亲水含氟聚合物树脂和环氧聚合物对聚四氟乙烯膜进行处理的；其中，聚合物中氟基团和聚四氟乙烯膜表面氟物质通过范德华力相互牢固结合，附带的羟基亲水键可以和环氧聚合物进行交联反应，同时因为交联环氧键打开形成新的羟基，而且羟基数量不会减少，因此亲水性不仅不会变差，而且这样形成的羟基由于有交联成超大聚合物链条，具有环氧的刚性结构，故可保护了羟基的耐受性，在一定范围内（水过滤膜正常使用条件下），不再受过滤水、温度、酸碱、氧化剂等影响，可成为永久亲水改性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
该实施例提供了一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其包括以下步骤：
S1、将亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物按照5.5:1的摩尔比置于溶剂中进行交联反应，得到质量浓度为3%的聚合物溶液；其中，环氧聚合物的环氧当量为384，具体可采用陶氏化学市售的DOW620；亲水含氟聚合物树脂为现有技术中的VOH聚合物，其制备方法可参见现有公开的美国专利5130024；溶剂为甲醇和乙醇按照4:1的体积比进行混合的混合物。
S2、将上述聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜，并经烘干，即可得到亲水处理后的聚四氟乙烯膜。其中，聚四氟乙烯膜可以采用市售常见的聚四氟乙烯双向拉伸膜。
实施例2
该实施例提供了一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其包括以下步骤：
S1、将亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物按照5.5:1的摩尔比置于溶剂中进行交联反应，得到质量浓度为2%的聚合物溶液；其中，环氧聚合物的环氧当量为576，具体可采用陶氏化学市售的DOW661；亲水含氟聚合物树脂为现有技术中的VOH聚合物，其制备方法可参见现有公开的美国专利5130024；溶剂为甲醇和乙醇按照4:1的体积比进行混合的混合物。
S2、将上述聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜，并经烘干，即可得到亲水处理后的聚四氟乙烯膜。其中，聚四氟乙烯膜可以采用市售常见的聚四氟乙烯双向拉伸膜。
实施例3
该实施例提供了一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其包括以下步骤：
S1、将亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物按照4:1的摩尔比置于溶剂中进行交联反应，得到质量浓度为1%的聚合物溶液；其中，环氧聚合物的环氧当量为300；亲水含氟聚合物树脂为现有技术中的VOH聚合物，其制备方法可参见现有公开的美国专利5130024；溶剂为甲醇和乙醇按照3:1的体积比进行混合的混合物。
S2、将上述聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜，并经烘干，即可得到亲水处理后的聚四氟乙烯膜。其中，聚四氟乙烯膜可以采用市售常见的聚四氟乙烯双向拉伸膜。
实施例4
该实施例提供了一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其包括以下步骤：
S1、将亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物按照10:1的摩尔比置于溶剂中进行交联反应，得到质量浓度为5%的聚合物溶液；其中，环氧聚合物的环氧当量为800；亲水含氟聚合物树脂为现有技术中的VOH聚合物，其制备方法可参见现有公开的美国专利5130024；溶剂为甲醇和乙醇按照5:1的体积比进行混合的混合物。
S2、将上述聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜，并经烘干，即可得到亲水处理后的聚四氟乙烯膜。其中，聚四氟乙烯膜可以采用市售常见的聚四氟乙烯双向拉伸膜。
实施例5
该实施例提供了一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其包括以下步骤：
S1、将亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物按照5:1的摩尔比置于溶剂中进行交联反应，得到质量浓度为2%的聚合物溶液；其中，环氧聚合物的环氧当量为320；亲水含氟聚合物树脂为现有技术中的VOH聚合物，其制备方法可参见现有公开的美国专利5130024；溶剂为甲醇和乙醇按照4:1的体积比进行混合的混合物。
S2、将上述聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜，并经烘干，即可得到亲水处理后的聚四氟乙烯膜。其中，聚四氟乙烯膜可以采用市售常见的聚四氟乙烯双向拉伸膜。
实施例6
该实施例提供了一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其包括以下步骤：
S1、将亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物按照9:1的摩尔比置于溶剂中进行交联反应，得到质量浓度为4%的聚合物溶液；其中，环氧聚合物的环氧当量为700；亲水含氟聚合物树脂为现有技术中的VOH聚合物，其制备方法可参见现有公开的美国专利5130024；溶剂为甲醇和乙醇按照4:1的体积比进行混合的混合物。
S2、将上述聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜，并经烘干，即可得到亲水处理后的聚四氟乙烯膜。其中，聚四氟乙烯膜可以采用市售常见的聚四氟乙烯双向拉伸膜。
实施例7
该实施例提供了一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其包括以下步骤：
S1、将亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物按照6:1的摩尔比置于溶剂中进行交联反应，得到质量浓度为3%的聚合物溶液；其中，环氧聚合物的环氧当量为350；亲水含氟聚合物树脂为现有技术中的VOH聚合物，其制备方法可参见现有公开的美国专利5130024；溶剂为甲醇和乙醇按照4:1的体积比进行混合的混合物。
S2、将上述聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜，并经烘干，即可得到亲水处理后的聚四氟乙烯膜。其中，聚四氟乙烯膜可以采用市售常见的聚四氟乙烯双向拉伸膜。
实施例8
该实施例提供了一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其包括以下步骤：
S1、将亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物按照8:1的摩尔比置于溶剂中进行交联反应，得到质量浓度为3%的聚合物溶液；其中，环氧聚合物的环氧当量为600；亲水含氟聚合物树脂为现有技术中的VOH聚合物，其制备方法可参见现有公开的美国专利5130024；溶剂为甲醇和乙醇按照4:1的体积比进行混合的混合物。
S2、将上述聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜，并经烘干，即可得到亲水处理后的聚四氟乙烯膜。其中，聚四氟乙烯膜可以采用市售常见的聚四氟乙烯双向拉伸膜。
实施例9
该实施例提供了一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其包括以下步骤：
S1、将亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物按照7:1的摩尔比置于溶剂中进行交联反应，得到质量浓度为2%的聚合物溶液；其中，环氧聚合物的环氧当量为380；亲水含氟聚合物树脂为现有技术中的VOH聚合物，其制备方法可参见现有公开的美国专利5130024；溶剂为甲醇和乙醇按照4:1的体积比进行混合的混合物。
S2、将上述聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜，并经烘干，即可得到亲水处理后的聚四氟乙烯膜。其中，聚四氟乙烯膜可以采用市售常见的聚四氟乙烯双向拉伸膜。
实施例10
该实施例提供了一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其包括以下步骤：
S1、将亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物按照5.5:1的摩尔比置于溶剂中进行交联反应，得到质量浓度为3%的聚合物溶液；其中，环氧聚合物的环氧当量为480；亲水含氟聚合物树脂为现有技术中的VOH聚合物，其制备方法可参见现有公开的美国专利5130024；溶剂为甲醇和乙醇按照4:1的体积比进行混合的混合物。
S2、将上述聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜，并经烘干，即可得到亲水处理后的聚四氟乙烯膜。其中，聚四氟乙烯膜可以采用市售常见的聚四氟乙烯双向拉伸膜。
对比例1
该对比例提供了一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其包括以下步骤：
S1、将亲水含氟聚合物树脂与乙二醇二环氧甘油醚按照5.5:1的摩尔比置于溶剂中进行交联反应，得到质量浓度为3%的聚合物溶液；其中，亲水含氟聚合物树脂为现有技术中的VOH聚合物，其制备方法可参见现有公开的美国专利5130024；溶剂为甲醇和乙醇按照4:1的体积比进行混合的混合物。
S2、将上述聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜，并经烘干，即可得到亲水处理后的聚四氟乙烯膜。其中，聚四氟乙烯膜可以采用市售常见的聚四氟乙烯双向拉伸膜。
对比例2
该对比例提供了一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其包括以下步骤：
S1、将亲水含氟聚合物树脂与三环氧癸烷按照5.5:1的摩尔比置于溶剂中进行交联反应，得到质量浓度为3%的聚合物溶液；其中，亲水含氟聚合物树脂为现有技术中的VOH聚合物，其制备方法可参见现有公开的美国专利5130024；溶剂为甲醇和乙醇按照4:1的体积比进行混合的混合物。
S2、将上述聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜，并经烘干，即可得到亲水处理后的聚四氟乙烯膜。其中，聚四氟乙烯膜可以采用市售常见的聚四氟乙烯双向拉伸膜。
实验例：
在相同的实验条件下，将上述实施例1~2以及对比例1~2处理得到的聚四氟乙烯膜分别进行亲水角测试，其测试结果如表1所示。
表1
亲水处理方法 亲水角
实施例1 35°
实施例2 32°
对比例1 56°
对比例2 60°
另外，上述实施例1~2处理得到的聚四氟乙烯膜在pH=1~14的酸碱条件、10%次氯酸钠以及80℃的温度条件下均保持有亲水性，而上述对比例1~2处理得到的聚四氟乙烯膜均在pH=13时失去了亲水性。此外，上述实施例1~2处理得到的聚四氟乙烯膜的通量大于150mL/min@6kPa。
综上所述，本发明实施例通过采用亲水含氟聚合物树脂和环氧聚合物对聚四氟乙烯膜进行处理不仅可以提高聚四氟乙烯膜的亲水性，而且还可以使得聚四氟乙烯膜在高温、酸碱或含有氧化剂的环境下依旧保持有较好的亲水性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物置于溶剂中进行交联反应，得到聚合物溶液；所述环氧聚合物的环氧当量为300~800；
将聚合物溶液浸涂聚四氟乙烯膜，得到亲水处理后的聚四氟乙烯膜。
2.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其特征在于，所述亲水含氟聚合物树脂为VOH聚合物。
3.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其特征在于，所述环氧聚合物的环氧当量为350~600。
4.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其特征在于，所述溶剂为甲醇和乙醇的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其特征在于，所述溶剂中，甲醇和乙醇的体积比为(3~5):1。
6.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其特征在于，所述聚合物溶液中，亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物的总质量浓度为1%~5%。
7.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯膜的亲水处理方法，其特征在于，所述聚合物溶液中，亲水含氟聚合物树脂与环氧聚合物的总质量浓度为2%~4%。
8.一种经由如权利要求1~7中任一项所述的亲水处理方法处理得到的聚四氟乙烯膜。
9.根据权利要求8所述的一种聚四氟乙烯膜，其特征在于，所述聚四氟乙烯膜的亲水角不大于35°。
10.一种如权利要求8~9中任一项所述的聚四氟乙烯膜在水过滤中的应用。
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