CN114130223A - 一种高过滤效率的ptfe膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高过滤效率的PTFE膜的制备方法，包括PTFE坯膜制备、电气石溶液配制、PTFE膜拉伸，PTFE膜拉伸包括将得到的坯膜通过脱脂纵拉一体机，除去助挤剂，并进行纵向拉伸，拉伸倍率15，得到厚度/宽度＝110/0.12mm的坯膜；将经过纵向拉伸的PTFE坯膜放在放卷架上，依次经过预热区、横拉区、固化定型区，得到宽幅为2.4‑2.6m的成品PTFE膜；PTFE膜后处理工序：将配制好的电气石乳液均匀喷晒在成品PTFE膜上，在经过烘箱烘干，得到PTFE膜。采用本发明公开的技术方案得到获得具有过滤效率更高的PTFE膜。
Description
技术领域
本发明涉及PTFE膜制备领域，尤其涉及的是一种高过滤效率的PTFE膜的制备方法。
背景技术
“碳中和”、“碳达峰”概念的提出，使得环保行业的烟气排放浓度要求进一步严苛，因为在进行碳捕集后再利用时，会要求烟气中颗粒物含量必须低于1mg以下。而这就要求袋式除尘器的除尘效率进一步提高，目前的除尘效率可达到99.9％，可要想再进一步提高，非常困难。这对于传统覆膜滤料而言，需要再进一步进行除尘效率上的改进。
目前有很多研究人员通过静电纺丝技术，制备纳米纤维膜，负载在基材滤料上，替代传统PTFE膜，能够提高过滤效率，且阻力较低。但目前该技术还是在实验室阶段，并没有大规模应用；且静电纺丝纳米纤维膜自身强力、与基材滤料的复合牢度、纺丝工艺参数的稳定等问题，还并未得到有效解决。
基于此，本发明从PTFE膜自身着手，借助已经成熟的膜制备工艺，对PTFE膜进行改性处理，提高其过滤细微颗粒物的能力，将过滤效率拔高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种高过滤效率的PTFE膜的制备方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一种高过滤效率的PTFE膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)PTFE坯膜制备；
1.1、从冷库中将PTFE树脂取出，过筛网，去除结块分子；添加26％的助挤剂均匀喷洒在PTFE树脂中，边洒边搅拌，搅拌120min，获得预挤混料；
1.2、将聚乙烯醇粉末、改性后的TiO2粉末添加在预挤混料中，再次混合均匀，得到PVA/TiO2/PTFE树脂混合体；
预挤及压延：将步骤1.2得到的混合体通过预挤机挤出，经过60℃水箱保温，然后再压延，得到厚度/宽度＝170/0.25mm的PTFE坯膜；
(2)电气石溶液配制：
将纳米电气石粉末、PTFE乳液、粘合剂、偶联剂、去离子水按对应比例添加，在磁力搅拌器下搅拌30min，得到电气石溶液；
(3)PTFE膜拉伸：
将得到的坯膜通过脱脂纵拉一体机，除去助挤剂，并进行纵向拉伸，拉伸倍率15，得到厚度/宽度＝110/0.12mm的坯膜；
将经过纵向拉伸的PTFE坯膜放在放卷架上，依次经过预热区、横拉区、固化定型区，得到宽幅为2.4-2.6m的成品PTFE膜；
(4)PTFE膜后处理工序：
将配制好的电气石乳液均匀喷晒在成品PTFE膜上，在经过烘箱烘干，得到PTFE膜。
优选地，所述步骤1.1中聚乙烯醇的添加量为总量质量的6-14％。
优选地，所述步骤1.1中TiO2纳米粉末的添加量为总量质量的12-17％。
优选地，所述步骤1.1中混料的温度为19℃，混料方式为正转/反转＝45/50min，得到混合料。
优选地，所述步骤1.2中，预压压力为7MPa、挤压速度170m/min，保压时间30s；
所述步骤1.2中将PTFE预挤料放推压机中挤出，挤出速度150m/min，挤压压力7MPa，挤出棒料直径16mm，控制料缸温度50℃；
所述步骤1.2中将PTFE棒料通过压延机压延，控制压延温度50℃。
优选地，所述步骤(2)中，将PTFE坯膜通过脱脂纵拉一体机，脱脂1区温度150℃-190℃、脱脂2区温度170℃-210℃，纵拉温度190℃-230℃，纵拉倍率15，得到厚度/宽度＝110/0.12mm的坯膜。
优选地，所述步骤(3)中，将纳米电气石、PTFE乳液、粘合剂、偶联剂、去离子水按3-7:20:5:5:65的比例在磁力搅拌器下混合均匀，得到电气石乳液。
优选地，所述步骤(3)中横拉倍数为18，横拉速度为15m/min。
优选地，所述预热区的横向温度分布如下：
一侧边部：120-240℃，中部：200-290℃，另一侧边部120-240℃；
所述横拉区的温度分布如下：
一侧边部：160-280℃，中部：240-360℃，另一侧边部160-280℃；
所述固化定型区的温度为：270-310℃。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明提出了一种多功能PTFE膜的制备方法，在原料混合期间，抛弃传统的直接将助挤剂加入到PTFE树脂中，而是采用定时喷洒技术，将助剂剂喷洒在树脂中，能避免后续助挤剂与树脂混合不均现象；
2、在PTFE膜制备过程中，通过添加聚乙烯醇，再通过将其在一定温度下溶解，获得具有更多空隙的PTFE坯膜，能够负载更多的亲水性物质(TiO2或CaCl2等)；
3、通过喷涂法将电气石溶液均匀喷洒在PTFE膜上，获得具有过滤效率更高的PTFE膜。
附图说明
图1是本发明实施例中PTFE膜后处理PTFE膜的处理方式示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1高过滤效率的PTFE膜的制备方法
高过滤效率的PTFE膜的制备方法包括以下步骤：
1、PTFE坯膜制备：
A、将助挤剂喷晒在PTFE树脂中混合均匀，通过筛网筛除结块大分子；再将聚乙烯醇(6％)、改性后的TiO2纳米粉末(13％)添加在PTFE树脂中，在19℃下混料，混料方式为正转/反转＝45/50min，得到混合料；
B、预压：将混合料放入预压机中，预压压力7MPa、挤压速度170，保压时间30s，得到预挤料；
C、挤出压延：将PTFE预挤料放推压机中挤出，挤出速度150，挤压压力7MPa，挤出棒料直径16mm，水箱温度60℃、料缸温度50℃；
D、压延：将PTFE棒料通过压延机压延，压延温度50℃，得到厚度/宽度＝170/0.25mm的PTFE坯膜。
2、PTFE坯膜纵拉
将PTFE坯膜通过脱脂纵拉一体机，脱脂1区温度150℃、脱脂2区温度170℃，纵拉温度190℃，纵拉倍率15，得到厚度/宽度＝110/0.12mm的坯膜。
3、电气石乳液配制
将纳米电气石、PTFE乳液、粘合剂、偶联剂、去离子水按3:20:5:5:67的比例在磁力搅拌器下混合均匀，得到电气石乳液；
4、PTFE膜横向拉伸
将步骤2得到的PTFE坯膜进行横向拉伸，各区间温度如下所示：
经过横向拉伸后得到的成品PTFE，宽幅为2.4-2.6m；
5、PTFE膜后处理工艺
如图1所示，将步骤3配制好的电气石乳液，通过喷洒的方式，均匀喷洒在成品PTFE膜上，然后经过烘箱烘干，得到负载电气石的PTFE膜材。
实施例2高过滤效率的PTFE膜的制备方法
高过滤效率的PTFE膜的制备方法包括以下步骤：
1、PTFE坯膜制备：
A、将助挤剂喷晒在PTFE树脂中混合均匀，通过筛网筛除结块大分子；再将聚乙烯醇(8％)、改性后的TiO2纳米粉末(14％)添加在PTFE树脂中，在19℃下混料，混料方式为正转/反转＝45/50min，得到混合料；
B、预压：将混合料放入预压机中，预压压力7MPa、挤压速度170，保压时间30s，得到预挤料；
C、挤出压延：将PTFE预挤料放推压机中挤出，挤出速度150，挤压压力7MPa，挤出棒料直径16mm，水箱温度60℃、料缸温度50℃；
D、压延：将PTFE棒料通过压延机压延，压延温度50℃，得到厚度/宽度＝170/0.25mm的PTFE坯膜。
2、PTFE坯膜纵拉
将PTFE坯膜通过脱脂纵拉一体机，脱脂1区温度160℃、脱脂2区温度180℃，纵拉温度200℃，纵拉倍率15，得到厚度/宽度＝110/0.12mm的坯膜。
3、电气石乳液配制
将纳米电气石、PTFE乳液、粘合剂、偶联剂、去离子水按3:20:5:5:67的比例在磁力搅拌器下混合均匀，得到电气石乳液；
4、PTFE膜横向拉伸
将步骤2得到的PTFE坯膜进行横向拉伸，各区间温度如下所示：
经过横向拉伸后得到的成品PTFE，宽幅为2.4-2.6m；
5、PTFE膜后处理工艺
将步骤3配制好的电气石乳液，通过喷洒的方式，均匀喷洒在成品PTFE膜上，然后经过烘箱烘干，得到负载电气石的PTFE膜材。
实施例3高过滤效率的PTFE膜的制备方法
高过滤效率的PTFE膜的制备方法包括以下步骤：
1、PTFE坯膜制备：
A、将助挤剂喷晒在PTFE树脂中混合均匀，通过筛网筛除结块大分子；再将聚乙烯醇(10％)、改性后的TiO2纳米粉末(15％)添加在PTFE树脂中，在19℃下混料，混料方式为正转/反转＝45/50min，得到混合料；
B、预压：将混合料放入预压机中，预压压力7MPa、挤压速度170，保压时间30s，得到预挤料；
C、挤出压延：将PTFE预挤料放推压机中挤出，挤出速度150，挤压压力7MPa，挤出棒料直径16mm，水箱温度60℃、料缸温度50℃；
D、压延：将PTFE棒料通过压延机压延，压延温度50℃，得到厚度/宽度＝170/0.25mm的PTFE坯膜。
2、PTFE坯膜纵拉
将PTFE坯膜通过脱脂纵拉一体机，脱脂1区温度170℃、脱脂2区温度190℃，纵拉温度210℃，纵拉倍率15，得到厚度/宽度＝110/0.12mm的坯膜。
3、电气石乳液配制
将纳米电气石、PTFE乳液、粘合剂、偶联剂、去离子水按5:20:5:5:65的比例在磁力搅拌器下混合均匀，得到电气石乳液；
4、PTFE膜横向拉伸
将步骤2得到的PTFE坯膜进行横向拉伸，各区间温度如下所示：
经过横向拉伸后得到的成品PTFE，宽幅为2.4-2.6m；
5、PTFE膜后处理工艺
将步骤3配制好的电气石乳液，通过喷洒的方式，均匀喷洒在成品PTFE膜上，然后经过烘箱烘干，得到负载电气石的PTFE膜材。
实施例4高过滤效率的PTFE膜的制备方法
高过滤效率的PTFE膜的制备方法包括以下步骤：
1、PTFE坯膜制备：
A、将助挤剂喷晒在PTFE树脂中混合均匀，通过筛网筛除结块大分子；再将聚乙烯醇(12％)、改性后的TiO2纳米粉末(16％)添加在PTFE树脂中，在19℃下混料，混料方式为正转/反转＝45/50min，得到混合料；
B、预压：将混合料放入预压机中，预压压力7MPa、挤压速度170，保压时间30s，得到预挤料；
C、挤出压延：将PTFE预挤料放推压机中挤出，挤出速度150，挤压压力7MPa，挤出棒料直径16mm，水箱温度60℃、料缸温度50℃；
D、压延：将PTFE棒料通过压延机压延，压延温度50℃，得到厚度/宽度＝170/0.25mm的PTFE坯膜。
2、PTFE坯膜纵拉
将PTFE坯膜通过脱脂纵拉一体机，脱脂1区温度180℃、脱脂2区温度200℃，纵拉温度220℃，纵拉倍率15，得到厚度/宽度＝110/0.12mm的坯膜。
3、电气石乳液配制
将纳米电气石、PTFE乳液、粘合剂、偶联剂、去离子水按8:20:5:5:62的比例在磁力搅拌器下混合均匀，得到电气石乳液；
4、PTFE膜横向拉伸
将步骤2得到的PTFE坯膜进行横向拉伸，各区间温度如下所示：
经过横向拉伸后得到的成品PTFE，宽幅为2.4-2.6m；
5、PTFE膜后处理工艺
将步骤3配制好的电气石乳液，通过喷洒的方式，均匀喷洒在成品PTFE膜上，然后经过烘箱烘干，得到负载电气石的PTFE膜材。
实施例5高过滤效率的PTFE膜的制备方法
高过滤效率的PTFE膜的制备方法包括以下步骤：
1、PTFE坯膜制备：
A、将助挤剂喷晒在PTFE树脂中混合均匀，通过筛网筛除结块大分子；再将聚乙烯醇(14％)、改性后的TiO2纳米粉末(17％)添加在PTFE树脂中，在19℃下混料，混料方式为正转/反转＝45/50min，得到混合料；
B、预压：将混合料放入预压机中，预压压力7MPa、挤压速度170，保压时间30s，得到预挤料；
C、挤出压延：将PTFE预挤料放推压机中挤出，挤出速度150，挤压压力7MPa，挤出棒料直径16mm，水箱温度60℃、料缸温度50℃；
D、压延：将PTFE棒料通过压延机压延，压延温度50℃，得到厚度/宽度＝170/0.25mm的PTFE坯膜。
2、PTFE坯膜纵拉
将PTFE坯膜通过脱脂纵拉一体机，脱脂1区温度190℃、脱脂2区温度210℃，纵拉温度230℃，纵拉倍率15，得到厚度/宽度＝110/0.12mm的坯膜。
3、电气石乳液配制
将纳米电气石、PTFE乳液、粘合剂、偶联剂、去离子水按3:20:5:5:67的比例在磁力搅拌器下混合均匀，得到电气石乳液；
4、PTFE膜横向拉伸
将步骤2得到的PTFE坯膜进行横向拉伸，各区间温度如下所示：
经过横向拉伸后得到的成品PTFE，宽幅为2.4-2.6m；
5、PTFE膜后处理工艺
将步骤3配制好的电气石乳液，通过喷洒的方式，均匀喷洒在成品PTFE膜上，然后经过烘箱烘干，得到负载电气石的PTFE膜材。
对比例1
1、PTFE坯膜制备
A、将助挤剂喷晒在PTFE树脂中混合均匀，通过筛网筛除结块大分子并在19℃下混料，混料方式为正转/反转＝45/50min，得到混合料；
B、预压：将混合料放入预压机中，预压压力7MPa、挤压速度170，保压时间30s，得到预挤料；
C、挤出压延：将PTFE预挤料放推压机中挤出，挤出速度150，挤压压力7MPa，挤出棒料直径16mm，水箱温度60℃、料缸温度50℃；
D、压延：将PTFE棒料通过压延机压延，压延温度50℃，得到厚度/宽度＝170/0.25mm的PTFE坯膜。
2、PTFE坯膜纵拉
将PTFE坯膜通过脱脂纵拉一体机，脱脂1区温度170℃、脱脂2区温度190℃，纵拉温度210℃，纵拉倍率15，得到厚度/宽度＝110/0.12mm的坯膜。
3、PTFE膜横向拉伸
将步骤2得到的PTFE坯膜进行横向拉伸，各区间温度如下所示：
经过横向拉伸后得到的成品PTFE，宽幅为2.4m-2.6m；
检测结果如下表所示：
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高过滤效率的PTFE膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)PTFE坯膜制备；
1.1、从冷库中将PTFE树脂取出，过筛网，去除结块分子；添加26％的助挤剂均匀喷洒在PTFE树脂中，边洒边搅拌，搅拌120min，获得预挤混料；
1.2、将聚乙烯醇粉末、改性后的TiO2粉末添加在预挤混料中，再次混合均匀，得到PVA/TiO2/PTFE树脂混合体；
预挤及压延：将步骤1.2得到的混合体通过预挤机挤出，经过60℃水箱保温，然后再压延，得到厚度/宽度＝170/0.25mm的PTFE坯膜；
(2)电气石溶液配制：
将纳米电气石粉末、PTFE乳液、粘合剂、偶联剂、去离子水按对应比例添加，在磁力搅拌器下搅拌30min，得到电气石溶液；
(3)PTFE膜拉伸：
将得到的坯膜通过脱脂纵拉一体机，除去助挤剂，并进行纵向拉伸，拉伸倍率15，得到厚度/宽度＝110/0.12mm的坯膜；
将经过纵向拉伸的PTFE坯膜放在放卷架上，依次经过预热区、横拉区、固化定型区，得到宽幅为2.4-2.6m的成品PTFE膜；
(4)PTFE膜后处理工序：
将配制好的电气石乳液均匀喷晒在成品PTFE膜上，在经过烘箱烘干，得到PTFE膜。
2.根据权利要求1所述的高过滤效率的PTFE膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1.1中聚乙烯醇的添加量为总量质量的6-14％。
3.根据权利要求1所述的高过滤效率的PTFE膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1.1中TiO2纳米粉末的添加量为总量质量的12-17％。
4.根据权利要求1所述的高过滤效率的PTFE膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1.1中混料的温度为19℃，混料方式为正转/反转＝45/50min，得到混合料。
5.根据权利要求1所述的高过滤效率的PTFE膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1.2中，预压压力为7MPa、挤压速度170m/min，保压时间30s；
所述步骤1.2中将PTFE预挤料放推压机中挤出，挤出速度150m/min，挤压压力7MPa，挤出棒料直径16mm，控制料缸温度50℃；
所述步骤1.2中将PTFE棒料通过压延机压延，控制压延温度50℃。
6.根据权利要求1所述的高过滤效率的PTFE膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将PTFE坯膜通过脱脂纵拉一体机，脱脂1区温度150℃-190℃、脱脂2区温度170℃-210℃，纵拉温度190℃-230℃，纵拉倍率15，得到厚度/宽度＝110/0.12mm的坯膜。
7.根据权利要求1所述的高过滤效率的PTFE膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，将纳米电气石、PTFE乳液、粘合剂、偶联剂、去离子水按3-7:20:5:5:65的比例在磁力搅拌器下混合均匀，得到电气石乳液。
8.根据权利要求1所述的高过滤效率的PTFE膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中横拉倍数为18，横拉速度为15m/min。
9.根据权利要求8所述的高过滤效率的PTFE膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)预热区的横向温度分布如下：
一侧边部：120-240℃，中部：200-290℃，另一侧边部120-240℃；
所述横拉区的温度分布如下：
一侧边部：160-280℃，中部：240-360℃，另一侧边部160-280℃；
所述固化定型区的温度为：270-310℃。
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