CN220573155U - 一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及覆膜滤料技术领域，公开了一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，包括粗滤层和复合在粗滤层上的精滤层，所述粗滤层采用聚四氟乙烯膜，所述精滤层采用热塑性膜，所述聚四氟乙烯膜和热塑性膜内部均具有微孔结构，且微孔结构的孔径由粗滤层向精滤层的方向呈梯度递减。本发明的有益效果在于：复合膜包括粗滤层和精滤层，其内部微孔结构的孔径由粗滤层向精滤层的方向呈梯度递减，通过聚四氟乙烯膜的初滤、热塑性膜的精滤提高复合膜的过滤精度；且热塑性膜具有较低的熔点和优良的粘合作用，在较低的温度下即可与聚四氟乙烯膜和基材牢固结合，有效地降低了覆膜时的透气损失率和力学损伤，进一步提高了滤料的过滤精度、力学性能及使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及覆膜滤料技术领域，尤其涉及一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜。
背景技术
在目前国家“双碳”政策的趋势下，对化工、钢铁、冶金、水泥、电力、垃圾焚烧等各种工业烟气的排放要求越来越高，已经达到了10mg/Nm3甚至5mg/Nm3以下的趋零排放水平，这对上述行业来说也是一个挑战，这也提高了对环保行业的技术要求，鉴于此，PTFE覆膜产品由于过滤精度高、压差低、能耗低、易清灰等性能，在除尘过滤领域发挥着重要作用。
目前，公告号为CN210044947U的中国实用新型专利文献公开了一种纯聚四氟乙烯针刺毡，包括迎尘层、基布和底层，每一层均由聚四氟乙烯纤维经开松、梳理、铺网形成具有致密表面的针刺毡结构，且各层采用球头针尖的三叶型针刺相互勾连加固为一体，该方法利用聚四氟乙烯较好的耐气候性和抗挠曲提高了覆膜滤料的化学稳定性，还确保了各层之间连接的稳定性。但该覆膜滤料的结构复杂、制备成本高，且过滤精度有待进一步提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，其结构简单、制备成本低，而且提高了复合膜的过滤精度。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
本发明提出一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，包括粗滤层和复合在粗滤层上的精滤层，所述粗滤层采用聚四氟乙烯膜，所述精滤层采用热塑性膜，所述聚四氟乙烯膜和热塑性膜内部均具有微孔结构，且微孔结构的孔径由粗滤层向精滤层的方向呈梯度递减。
有益效果：本申请复合膜包括粗滤层和精滤层，其结构简单、制备成本低，而且复合膜内微孔结构的孔径由粗滤层向精滤层的方向呈梯度递减，有效地降低了孔径分布，将其作为覆膜滤料时，聚四氟乙烯膜对烟尘进行初滤、热塑性膜对烟尘进行精滤，明显提高了复合膜的过滤精度。
优选的，所述热塑性膜为聚-4-甲基-1-戊烯膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚酰胺膜中的至少一种。
有益效果：本申请所采用的热塑性高分子聚合物具有较低的熔点和优良的粘合作用，在较低的温度下即可对热塑性膜与聚四氟乙烯膜进行复合，进而实现两者的牢固结合，有效地提高了复合膜的力学性能。
优选的，所述复合膜通过热塑性膜复合在滤料的基材上。
有益效果：本申请的复合膜通过热塑性膜复合在滤料的基材上，在较低温度下即可牢固结合在基材上，无需对基材进行化学处理，不仅工艺简单、减少了环境污染和生产成本，还有效地降低了覆膜时的透气损失率和力学损伤，进一步提高了滤料的过滤精度、力学性能及使用寿命。
优选的，所述聚四氟乙烯膜采用压延法制备得到，所述热塑性膜采用流延法制备得到，所述复合膜通过聚四氟乙烯膜与热塑性膜在线叠合及双向拉伸制备得到。
有益效果：本申请采用压延法制备聚四氟乙烯膜，流延法制备热塑性膜，然后将两者进行在线叠合并双向拉伸即可得到复合膜，不仅制备工艺简单，而且各层结构的微孔孔径分布均匀、可控，进一步提高了复合膜的过滤精度。
优选的，所述基材为针刺毡、水刺毡、纺粘无纺布、熔喷无纺布、机织布中的至少一种。
优选的，所述基材内微孔结构的孔径为0.001～2mm。
优选的，所述粗滤层内微孔结构的孔径为0.05～5μm，所述精滤层内微孔结构的孔径为0.01～1μm。
优选的，所述粗滤层、精滤层的厚度均为5～30μm。
优选的，所述热塑性膜为一层或多层。
有益效果：将多层流延胚膜进行复合，复合膜内各层之间形成具有梯度结构的微孔，且孔径由聚四氟乙烯层向热塑性高分子聚合物层依次降低，孔隙率和过滤效率都明显提高。
本发明的优点在于：
1.本申请复合膜包括粗滤层和精滤层，其结构简单、制备成本低，而且复合膜内微孔结构的孔径由粗滤层向精滤层的方向呈梯度递减，有效地降低了孔径分布，将其作为覆膜滤料时，聚四氟乙烯膜对烟尘进行初滤、热塑性膜对烟尘进行精滤，明显地提高了复合膜的过滤精度；
2.本申请所采用的热塑性高分子聚合物具有较低的熔点和优良的粘合作用，在较低的温度下即可对热塑性膜与聚四氟乙烯膜进行复合，进而实现两者的牢固结合，有效地提高了复合膜的力学性能；
3.本申请的复合膜通过热塑性膜复合在滤料的基材上，在较低温度下即可牢固结合在基材上，无需对基材进行化学处理，不仅工艺简单、减少了环境污染和生产成本，还有效地降低了覆膜时的透气损失率和力学损伤，进一步提高了滤料的过滤精度、力学性能及使用寿命。
附图说明
图1为本申请实施例1的整体结构示意图。
图2为本申请实施例1中粗滤层的内部结构图。
图3为本申请实施例1中精滤层的内部结构图。
图4为本申请实施例5的整体结构示意图。
附图标记说明：1、粗滤层；2、精滤层；21、外层；22、内层；3、基材。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实施例1
本实施例提供一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，如图1所示，该复合膜包括依次复合在基材3上的精滤层2和粗滤层1。基材3采用机织布，机织布的厚度为2.3mm，机织布内孔隙结构的孔径为1.6mm。
粗滤层1采用聚四氟乙烯膜，聚四氟乙烯膜采用压延法制备得到，制备方法包括：(A)混料：PTFE分散树脂与助挤剂(航空煤油)通过V型混料机进行混合，将混合均匀的复合料在烘箱中进行陈化，其中：PTFE分散树脂含量为90wt％、助挤剂含量为10wt％、陈化时烘箱温度为30℃、陈化时间为8h；(B)预成型、推挤压延：处理后的复合料经预成型、推挤压延，得到PTFE压延坯膜，其中：压延厚度为400μm、推挤时的挤出头为圆形、压缩比为150。
精滤层2采用热塑性膜，热塑性膜采用流延法制备得到，制备方法包括：(A)混料：聚酰胺与晶核剂(LicomontCaV102)通过V型混料机进行混合，将混合均匀的复合料在烘箱中进行干燥以除去复合料中的水分，其中：聚酰胺含量为99.2wt％、晶核剂含量为0.8wt％、干燥烘箱温度为100℃、干燥时间为8h；(B)挤出铸片：将干燥好的复合料放入到双螺杆中进行熔融挤出，再通过T型模头在铸片机上进行冷却，得到热塑性流延坯膜，其中：双螺杆温度为260℃、T型模头挤出坯膜厚度为300μm。
将上述制备的压延坯膜与流延坯膜进行在线叠合，即压延出的PTFE坯膜与熔体流延坯膜进行叠合，将复合坯膜进行双向拉伸形成具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，其中：采用异步双向拉伸制备PTFE复合膜、纵拉温度为120℃、纵拉倍率为5倍、横拉温度为260℃、横拉倍率为6倍。
最终制备复合膜中粗滤层1的厚度为9μm，结合图2所示，粗滤层1内部微孔结构的孔径为1.4μm，且具有明显的“节点-微纤”结构；精滤层2的厚度为12μm，结合图3所示，精滤层2内部微孔结构的孔径为0.6μm，且为通孔结构。以此得到复合膜内微孔结构的孔径由粗滤层1向精滤层2的方向呈梯度递减，其结构简单、制备成本低。复合膜经向发生断裂时的最大力为59.6N、断裂伸长率为157.3％，纬向发生断裂时的最大力为45.7N、断裂伸长率为201.4％，孔径分布为0.3～0.7μm，平均孔径为0.4μm，孔隙率为94.5％。
本复合膜作为覆膜滤料时，将复合膜的热塑性膜加热至260℃，然后热压复合在基材3上，热压压力为0.2MPa、车速为10m/mim，复合膜即可牢固结合在基材上，以此制备出覆膜滤料的透气率为6.3cm/s，过滤效率为99.961％。
实施例2
本实施例提供一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，其与实施例1的区别在于：步骤S2中热塑性膜以聚丙烯为原料，熔融挤出时双螺杆温度为190℃；步骤S3中纵拉温度为150℃、横拉温度为170℃。
最终制备复合膜中粗滤层1的厚度为11μm，其内部微孔结构的孔径为1.2μm；精滤层2的厚度为13μm，其内部微孔结构的孔径为0.8μm。复合膜经向发生断裂时的最大力为42.7N、断裂伸长率为166.5％，纬向发生断裂时的最大力为36.4N、断裂伸长率为211.3％，孔径分布为0.5～1.0μm，平均孔径为0.8μm，孔隙率为97.05％。
复合膜作为覆膜滤料复合在基材3上时，热塑性膜的加热温度为190℃，覆膜滤料的透气率为8.2cm/s，过滤效率为99.991％。
实施例3
本实施例提供一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，其与实施例1的区别在于：步骤S1中PTFE分散树脂含量为80wt％、助挤剂含量为20wt％，PTFE压延带厚度为100μm；步骤S2中热塑性膜以聚乙烯为原料，聚丙烯含量为95wt％、晶核剂含量为5wt％，熔融挤出时双螺杆温度为150℃，热塑性流延坯膜的厚度为100μm；步骤S3中纵拉温度为180℃、横拉温度为300℃。
最终制备复合膜中粗滤层1的厚度为21μm，其内部微孔结构的孔径为1.9μm；精滤层2的厚度为15μm，其内部微孔结构的孔径为0.9μm。复合膜经向发生断裂时的最大力为35.3N、断裂伸长率为135.9％，纬向发生断裂时的最大力为31.9N、断裂伸长率为181.4％，孔径分布为0.9～1.4μm，平均孔径为1.1μm，孔隙率为98.91％。
复合膜作为覆膜滤料复合在基材3上时，热塑性膜的加热温度为150℃，覆膜滤料的透气率为8.9cm/s，过滤效率为99.995％。
实施例4
本实施例提供一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，其与实施例1的区别在于：步骤S1中PTFE分散树脂含量为65wt％，PTFE压延带厚度为500μm；步骤S2中热塑性膜以聚-4-甲基-1-戊烯为原料，聚-4-甲基-1-戊烯含量为90wt％、晶核剂含量为10wt％，熔融挤出时双螺杆温度为250℃，热塑性流延坯膜的厚度为500μm；步骤S3中纵拉温度为250℃、横拉温度为350℃。
最终制备复合膜中粗滤层1的厚度为13μm，其内部微孔结构的孔径为1.2μm；精滤层2的厚度为17μm，其内部微孔结构的孔径为1.0μm。复合膜经向发生断裂时的最大力为65.7N、断裂伸长率为137.5％，纬向发生断裂时的最大力为59.8N、断裂伸长率为162.4％，孔径分布为0.8～1.0μm，平均孔径为0.9μm，孔隙率为99.61％。
复合膜作为覆膜滤料复合在基材3上时，热塑性膜的加热温度为250℃，覆膜滤料的透气率为8.3cm/s，过滤效率为99.997％。
实施例5
本实施例提供一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，其与实施例1的区别在于：压延坯膜与流延坯膜进行在线叠合时，流延坯膜设置有两层，其他操作同实施例1。其中：两层流延胚膜的晶核剂含量不同，靠近粗滤层1一侧的流延胚膜晶核剂含量为0.8wt％，聚酰胺含量为99.2wt％；远离粗滤层1一侧流延胚膜晶核剂含量1.0wt％，聚酰胺含量为99wt％。
最终制备复合膜结构如图4所示，其中粗滤层1的厚度为15μm，其内部微孔结构的孔径为1.4μm。精滤层2包括外层21和内层22，外层21位于靠近粗滤层1的一侧，其厚度为12μm，内部微孔结构的孔径为0.8μm；内层22位于远离粗滤层1的一侧，其厚度为10μm，内部微孔结构的孔径为0.6μm。复合膜经向发生断裂时的最大力为97.2N、断裂伸长率为186.8％，纬向发生断裂时的最大力为77.8N、断裂伸长率为236.4％，孔径分布为0.2～0.4μm，平均孔径为0.3μm，孔隙率为99.89％。
复合膜作为覆膜滤料复合在基材3上时，热塑性膜的加热温度为250℃，覆膜滤料的透气率为7.5cm/s，过滤效率为99.998％。
对比例1
本对比例提供一种聚四氟乙烯膜，其与实施例1的区别在于：膜层仅包括复合在基材3上的粗滤层1，采用压延法制备PTFE压延坯膜后，通过双向拉伸技术形成聚四氟乙烯膜。
最终制备PTFE膜经向发生断裂时的最大力为5.6N、断裂伸长率为64.3％，纬向发生断裂时的最大力为4.1N、断裂伸长率为87.6％，孔径分布为0.07～1.8μm，平均孔径为0.9μm，孔隙率为79.6％。复合膜作为覆膜滤料复合在基材3上时，先对基材3进行乳液浸渍处理，然后在230℃的温度下覆膜，覆膜滤料的透气率为4.2cm/s，过滤效率为89.75％。
对比例2
本对比例提供一种聚四氟乙烯复合膜，其与实施例1的区别在于：复合膜为聚四氟乙烯和热塑性材料混合而成的单层膜，具体制备方法为：将77wt％的PTFE分散树脂、10wt％助挤剂、10wt％聚酰胺、3wt％晶核剂通过V型混料机进行混合，在与实施例1同等条件下经陈化、预成型、推挤压延制备PTFE复合胚膜，通过双向拉伸形成聚四氟乙烯复合膜。
最终制备PTFE膜经向发生断裂时的最大力为10.4N、断裂伸长率为77.2％，纬向发生断裂时的最大力为7.5N、断裂伸长率为97.3％，孔径分布为0.1～1.2μm，平均孔径为0.8μm，孔隙率为83.9％。复合膜作为覆膜滤料复合在基材3上时，热塑性膜的加热温度为190℃，覆膜滤料的透气率为5.5cm/s，过滤效率为93.58％。
本申请的实施原理为：本申请中热塑性膜具有较低的熔点和优良的粘合作用，在较低的温度下即可与聚四氟乙烯膜和基材复合并牢固结合，不仅有效地提高了复合膜的力学性能，而且无需对基材进行化学处理，具有工艺简单、减少了环境污染和生产成本的优点，还有效地降低了覆膜时的透气损失率和力学损伤。使用时，通过聚四氟乙烯膜对烟尘进行初滤、热塑性膜对烟尘进行精滤，明显地提高了复合膜的过滤精度，以此得到的滤料具有过滤精度高、力学性能优及使用寿命长的优点。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，其特征在于：包括粗滤层(1)和复合在粗滤层(1)上的精滤层(2)，所述粗滤层(1)采用聚四氟乙烯膜，所述精滤层(2)采用热塑性膜，所述聚四氟乙烯膜和热塑性膜内部均具有微孔结构，且微孔结构的孔径由粗滤层(1)向精滤层(2)的方向呈梯度递减。
2.根据权利要求1所述的一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，其特征在于：所述复合膜通过热塑性膜复合在滤料的基材(3)上。
3.根据权利要求1所述的一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，其特征在于：所述聚四氟乙烯膜采用压延法制备得到，所述热塑性膜采用流延法制备得到，所述复合膜通过聚四氟乙烯膜与热塑性膜在线叠合及双向拉伸制备得到。
4.根据权利要求3所述的一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，其特征在于：所述基材(3)内微孔结构的孔径为0.001～2μm。
5.根据权利要求1所述的一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，其特征在于：所述粗滤层(1)内微孔结构的孔径为0.05～5μm，所述精滤层(2)内微孔结构的孔径为0.01～1μm。
6.根据权利要求1所述的一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，其特征在于：所述粗滤层(1)、精滤层(2)的厚度均为5～30μm。
7.根据权利要求1所述的一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜，其特征在于：所述热塑性膜为一层或多层。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202320858074.3U CN220573155U (zh) | 2023-04-12 | 2023-04-12 | 一种具有梯度结构的聚四氟乙烯复合膜 |
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-
2023
- 2023-04-12 CN CN202320858074.3U patent/CN220573155U/zh active Active
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