CN113230910B - 一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，聚四氟乙烯微孔膜的加工技术领域，具体实施方式为：将一定厚度的聚四氟乙烯微孔膜用溶剂进行充分浸润至呈透明状；将亲水接支单体加入到去离子水中，配置成水溶液，然后加入阻聚剂，经充分搅拌均匀配制成接枝改性液；取出聚四氟乙烯微孔膜，放入不锈钢反应桶中，并充装接枝改性液，向不锈钢反应桶中通高纯氮气一段时间以排除空气，然后将不锈钢反应桶密封，移入60Coγ‑射源室进行辐照接枝，辐照总剂量达到3KGY~8KGY后，结束辐照，移出射源室；用清水清洗，然后干燥，制成具有良好亲水性的聚四氟乙烯微孔膜。本发明操作简单，改性后的聚四氟乙烯微孔膜的亲水性较好；稳定性较好。

Description

一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法
技术领域
本发明属于高分子滤膜材料的加工技术领域，尤其是涉及聚四氟乙烯微孔膜的加工技术领域，具体为一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法。
背景技术
聚四氟乙烯（PTFE）微孔膜因其具有优良的高低温（-200℃~260℃）性能，突出的化学稳定性、抗老化性以及良好的介电性能，因而是一种可应用于特殊环境条件下的理想膜材料，目前，被广泛应用于水处理、生物、医药、电池、化工生产中产品纯化及物料回收等多个行业领域，然而由于PTFE膜自身表面张力较小、表面润湿性差使其具有较强的疏水性，导致其难以在水基体系中发挥有效作用，从而限制了它的应用。因此，有效的改善PTFE膜表面的亲水性能已经成为其能否广泛、长期且稳定地应用于各种水基环境的关键。
聚四氟乙烯微孔膜亲水改性一直是膜分离领域研究的热点和难点，目前，国内外研究主要采用的方法包括表面涂覆改性、表面化学处理、等离子体表面改性、紫外光表面接枝改性等方法。这些改性方法各有其优缺点，如，化学处理法工艺较繁杂；单一的物理方法虽然操作简单，但是改性后亲水持久性、稳定性较差，其亲水效果会随着使用时间的延长而减弱。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供了一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法。
为达到上述目的，提出以下技术方案：
一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将一定厚度的聚四氟乙烯微孔膜用溶剂进行充分浸润至呈透明状；
2）将亲水接枝单体加入到去离子水中，配制成水溶液，然后加入阻聚剂，经充分搅拌均匀配制成接枝改性液；
3）将经步骤1）处理后的聚四氟乙烯微孔膜从溶剂中取出，放入不锈钢反应桶中，并充装通过步骤2）配制得到的接枝改性液，接枝改性液的体积量应大于或等于膜体积的2倍以上并完全浸没聚四氟乙烯微孔膜，向不锈钢反应桶中通高纯氮气一段时间以排除空气，然后将不锈钢反应桶密封，移入60Co γ-射源室，采用8万Ci的60Co γ射线源进行辐照接枝，辐照总剂量达到3KGY~8KGY后，结束辐照，移出射源室；
4）将经过步骤3）处理后的聚四氟乙烯微孔膜从不锈钢反应桶中取出后用清水清洗，然后用80~100℃的热风干燥，制成具有良好亲水性的聚四氟乙烯微孔膜。
进一步地，步骤1）中的聚四氟乙烯微孔膜的厚度范围为0.02mm~0.05mm。
进一步地，步骤1）中的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或丙酮中的一种。
进一步地，步骤2）中所述的亲水接枝单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一种或一种以上的混合物。
进一步地，步骤2）中所述的阻聚剂为硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸铜、硫酸亚铁铵中的一种。
进一步地，步骤2）中的水溶液的质量浓度为10~30%，阻聚剂在溶液中的质量浓度为0.01%~0.1%。
进一步地，步骤3）中通高纯氮气的时间为15min~30min。
进一步地，步骤4）中的清水清洗的次数为2~4次。
本发明的有益效果在于：
1）本发明操作简单，改性后的聚四氟乙烯微孔膜的亲水性较好；
2）通过本发明方法改性后的聚四氟乙烯微孔膜的亲水稳定性较好，其亲水效果不会随着使用时间的延长而减弱。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步地说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1。
该聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法如下：
a）将厚度为0.020 mm的聚四氟乙烯微孔膜2千克放入装有乙醇的容器中进行充分浸润，直至膜呈现透明状。
b）将1.6千克丙烯酸加入到去离子水中，配成质量浓度为10%的水溶液，然后加入1.6克硫酸亚铁，使其在上述溶液中的质量浓度为0.01%，经充分搅拌均匀配制成接枝改性液。
c）将步骤a）浸润处理后的聚四氟乙烯微孔膜从无水乙醇中取出，放入不锈钢反应桶，并充装步骤b）配制的接枝改性液，改性液的量为膜重量的5倍并完全浸没聚四氟乙烯微孔膜，向不锈钢反应桶中通高纯氮气15min以排除空气，然后将不锈钢反应桶密封，移入60Coγ-射源室，采用8万Ci的60Co γ射线源进行辐照接枝，辐照总剂量达3KGY后，结束辐照，移出射源室。
d）将步骤c）所得聚四氟乙烯微孔膜从不锈钢反应桶中取出后用清水清洗两遍，然后用80℃热风干燥，制成亲水型聚四氟乙烯微孔膜。
在制成的聚四氟乙烯微孔膜表面滴1ml水可在10秒钟内迅速渗透，被水渗透部位呈透明状，且聚四氟乙烯微孔膜放置1年后仍保持上述的亲水性。亲水改性前后的主要性能指标如下，改性前：厚度0.020mm，抗张强度（纵）0.35kN/m，平均孔径0.29µm，改性后厚度0.021mm，抗张强度（纵）0.36kN/m，平均孔径0.28µm，表明改性后膜的基本性能指标没有明显变化。
实施例2。
该聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法如下：
a）将厚度为0.035 mm的聚四氟乙烯微孔膜2千克放入装有甲醇的容器中进行充分浸润，直至膜呈现透明状。
b）将3千克甲基丙烯酸加入到去离子水中，配成质量浓度为25%的水溶液，然后加入6克硫酸铜，使其在上述溶液中的质量浓度为0.05%，经充分搅拌均匀配制成接枝改性液。
c）将步骤a）浸润处理后的聚四氟乙烯微孔膜从甲醇中取出，放入不锈钢反应桶，并充装步骤b）配制的接枝改性液，改性液的量为膜重量的4倍并完全浸没聚四氟乙烯微孔膜，向不锈钢反应桶中通高纯氮气20min以排除空气，然后将不锈钢反应桶密封，移入60Coγ-射源室，采用8万Ci的60Co γ射线源进行辐照接枝，辐照总剂量达5KGY后，结束辐照，移出射源室。
d）将步骤c）所得聚四氟乙烯微孔膜从不锈钢反应桶中取出后用清水清洗三遍，然后用90℃热风干燥，制成亲水型聚四氟乙烯微孔膜。
制成的聚四氟乙烯微孔膜表面滴1ml水可在8秒钟内迅速渗透，被水渗透部位呈透明状，且聚四氟乙烯微孔膜放置1年后仍保持上述的亲水性。亲水改性前后的主要性能指标如下，改性前：厚度0.035mm，抗张强度（纵）0.48kN/m，平均孔径0.27µm，改性后厚度0.034mm，抗张强度（纵）0.47kN/m，平均孔径0.29µm，表明改性后膜的基本性能指标没有明显变化。
实施例3
该聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法如下：
a）将厚度为0.050 mm的聚四氟乙烯微孔膜2千克放入装有丙酮的容器中进行充分浸润，直至膜呈现透明状。
b）按丙烯酰胺：丙烯酸=1：1的重量比各称量1.5千克后加入到去离子水中，配成质量浓度为30%的水溶液，然后加入10克硫酸亚铁铵，使其在上述溶液中的质量浓度为0.1%，经充分搅拌均匀配制成接枝改性液。
c）将步骤a）浸润处理后的聚四氟乙烯微孔膜从丙酮中取出，放入不锈钢反应桶，并充装步骤b）配制的接枝改性液，改性液的量为膜重量的3倍并完全浸没聚四氟乙烯微孔膜，向不锈钢反应桶中通高纯氮气30min以排除空气，然后将不锈钢反应桶密封，移入60Coγ-射源室，采用8万Ci的60Co γ射线源进行辐照接枝，辐照总剂量达8KGY后，结束辐照，移出射源室。
d）将步骤c）所得聚四氟乙烯微孔膜从不锈钢反应桶中取出后用清水清洗四遍，然后用100℃热风干燥，制成亲水型聚四氟乙烯微孔膜。
制成的聚四氟乙烯微孔膜表面滴1ml水可在6秒钟内迅速渗透，被水渗透部位呈透明状，且聚四氟乙烯微孔膜放置1年后仍保持上述的亲水性，亲水改性前后的主要性能指标如下，改性前：厚度0.050mm，抗张强度（纵）0.73kN/m，平均孔径0.31µm。改性后厚度0.051mm，抗张强度（纵）0.70kN/m，平均孔径0.30µm，表明改性后膜的基本性能指标没有明显变化。
实施例4
该聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法如下：
a）将厚度为0.040 mm的聚四氟乙烯微孔膜2千克放入装有异丙醇的容器中进行充分浸润，直至膜呈现透明状。
b）将3千克甲基丙烯酰胺称量后加入到去离子水中，配成质量浓度为25%的水溶液，然后加入9.6克硫酸铁，使其在上述溶液中的质量浓度为0.08%，经充分搅拌均匀配制成接枝改性液。
c）将步骤a）浸润处理后的聚四氟乙烯微孔膜从丙酮中取出，放入不锈钢反应桶，并充装步骤b）配制的接枝改性液，改性液的量为膜重量的6倍并完全浸没聚四氟乙烯微孔膜，向不锈钢反应桶中通高纯氮气25min以排除空气，然后将不锈钢反应桶密封，移入60Coγ-射源室，采用8万Ci的60Co γ射线源进行辐照接枝，辐照总剂量达7KGY后，结束辐照，移出射源室。
d）将步骤c）所得聚四氟乙烯微孔膜从不锈钢反应桶中取出后用清水清洗两遍，然后用95℃热风干燥，制成亲水型聚四氟乙烯微孔膜。
制成的聚四氟乙烯微孔膜表面滴1ml水可在7秒钟内迅速渗透，被水渗透部位呈透明状，且聚四氟乙烯微孔膜放置1年后仍保持上述的亲水性。亲水改性前后的主要性能指标如下，改性前：厚度0.040mm，抗张强度（纵）0.66kN/m，平均孔径0.30µm，改性后厚度0.042mm，抗张强度（纵）0.65kN/m，平均孔径0.32µm，表明改性后膜的基本性能指标没有明显变化。

Claims (4)

1.一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将0.02mm~0.05mm厚度的聚四氟乙烯微孔膜用溶剂进行充分浸润至呈透明状；
2）将亲水接枝单体加入到去离子水中，配制成水溶液，然后加入阻聚剂，经充分搅拌均匀配制成接枝改性液，水溶液的质量浓度为10~30%，阻聚剂在溶液中的质量浓度为0.01%~0.1%；
3）将经步骤1）处理后的聚四氟乙烯微孔膜从溶剂中取出，放入不锈钢反应桶中，并充装通过步骤2）配制得到的接枝改性液，接枝改性液的体积量应大于或等于膜体积的2倍以上并完全浸没聚四氟乙烯微孔膜，向不锈钢反应桶中通高纯氮气一段时间以排除空气，然后将不锈钢反应桶密封，移入60Co γ-射源室，采用8万Ci的60Co γ射线源进行辐照接枝，辐照总剂量达到3KGY~8KGY后，结束辐照，移出射源室；
4）将经过步骤3）处理后的聚四氟乙烯微孔膜从不锈钢反应桶中取出后用清水清洗，然后用80~100℃的热风干燥，制成具有良好亲水性的聚四氟乙烯微孔膜；
步骤2）中所述的亲水接枝单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一种或一种以上的混合物；
步骤2）中所述的阻聚剂为硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸铜、硫酸亚铁铵中的一种。
2.如权利要求1所述的一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，其特征在于，步骤1）中的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或丙酮中的一种。
3.如权利要求1所述的一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，其特征在于，步骤3）中通高纯氮气的时间为15min~30min。
4.如权利要求1所述的一种聚四氟乙烯微孔膜的亲水改性方法，其特征在于，步骤4）中的清水清洗的次数为2~4次。
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