聚四氟乙烯表面修饰滤料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种聚四氟乙烯表面修饰滤料，包括滤料基底和聚四氟乙烯纳米纤维层，所述聚四氟乙烯纳米纤维层由聚四氟乙烯纳米纤维构成，所述聚四氟乙烯纳米纤维相互缠绕包裹在所述滤料基底的表面。本发明专利技术还提供一种聚四氟乙烯表面修饰滤料的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
聚四氟乙烯表面修饰滤料及其制备方法
本专利技术涉及过滤材料
，特别是涉及一种聚四氟乙烯表面修饰滤料及其制备方法。
技术介绍
滤料是一种重要的并且广泛应用于油水分离、污水处理和粉尘过滤等生活和工业生产领域的过滤材料。由于工作环境复杂且恶劣，滤料的使用寿命常常受制于自身的防污和不耐腐蚀性。聚四氟乙烯是一种低表面能材料，具有优异的化学稳定性、耐酸耐碱、抗粘性、电绝缘性、自润滑性和耐高温性能，因此常常被用于修饰材料表面，从而提高材料表面疏水性、耐腐蚀等性能。在滤料上制备聚四氟乙烯涂层的方法主要包括喷涂或者浸渍聚四氟乙烯乳液等等。聚四氟乙烯喷涂或浸渍涂层滤料往往存在着涂层过厚、结合力差、分布不均匀以及缺陷较多等缺点，从而极大地降低了滤料孔径，制约其分离效率。
技术实现思路
基于此，有必要针对滤料的分离效率问题，提供一种聚四氟乙烯表面修饰滤料及其制备方法。本专利技术提供一种聚四氟乙烯表面修饰滤料，包括滤料基底和聚四氟乙烯纳米纤维层，所述聚四氟乙烯纳米纤维层包括相互缠绕的聚四氟乙烯纳米纤维，所述聚四氟乙烯纳米纤维层覆盖在所述滤料基底的表面。在其中一个实施例中，所述滤料基底包括基底纤维，所述聚四氟乙烯纳米纤维层分别包覆在单根基底纤维表面。在其中一个实施例中，95％以上的所述基底纤维分别包覆有所述聚四氟乙烯纳米纤维层。在其中一个实施例中，所述聚四氟乙烯表面修饰滤料整体为多孔结构，孔径为1μm～3000μm。在其中一个实施例中，所述聚四氟乙烯纳米纤维的直径为10nm～1000nm。在其中一个实施例中，所述聚四氟乙烯纳米纤维层的厚度为40nm～1000nm。在其中一个实施例中，所述的滤料基底为多孔材料，优选的为金属毡、金属网、泡沫镍、海绵或滤布。本专利技术还一种聚四氟乙烯表面修饰滤料的制备方法，包括以下步骤：配制混合液A，包括1g/L～30g/L的正聚电解质和0.01mol/L～3mol/L的强电解质；配制分散液B，包括质量分数为1.5％～30％的聚四氟乙烯纳米颗粒，所述聚四氟乙烯纳米颗粒均匀分散在所述分散液B中；将滤料基底浸渍在所述混合液A中，并将浸渍过所述混合液A后的所述滤料基底干燥，得到第一复合滤料；将所述第一复合滤料浸渍在所述分散液B中，并将浸渍过所述分散液B后的所述第一复合滤料进行干燥，得到第二复合滤料；以及将所述第二复合滤料在320℃～400℃条件下加热，加热结束后逐渐冷却，得到聚四氟乙烯纳米纤维涂层滤料。在其中一个实施例中，所述第二复合滤料的所述加热的温度为320℃～400℃。在其中一个实施例中，所述第二复合滤料的所述加热的时间为40min～360min。在其中一个实施例中，将所述滤料基底浸渍在所述混合液A中的时间为5min～30min。在其中一个实施例中，使浸渍过所述混合液A后的所述滤料基底干燥的温度小于100℃。在其中一个实施例中，将所述第一复合滤料浸渍在所述分散液B中的时间为10min～40min。在其中一个实施例中，使浸渍过所述分散液B后的所述第一复合滤料干燥的温度小于100℃。在其中一个实施例中，所述正聚电解质为聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚乙烯亚胺、聚乙烯吡啶、聚磷酸盐以及聚硅酸盐中的一种或者两种以上的组合物。在其中一个实施例中，所述强电解质为易溶于水的无机盐。在其中一个实施例中，所述强电解质为氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、氯化钾、氯化铵、硫酸钾、硝酸钾中的一种或者两种以上组合物。本专利技术聚四氟乙烯表面修饰滤料具有纤维级粗糙结构，提高了材料表面的疏水性，使滤料的油水分离效率更高，同时也提高了材料表面的自清洁性能。本专利技术聚四氟乙烯表面修饰滤料，相互缠绕的聚四氟乙烯纳米纤维结构以及高覆盖率，增强了纳米纤维层与滤料基底之间的结合力，也增强了纳米纤维层本身的强度，进而提高了滤料的耐腐蚀性和耐高低温性能。本专利技术聚四氟乙烯表面修饰滤料的制备方法，操作简便快捷、原料简单易得、成本低，更易于工业化大规模生产。附图说明图1A为本专利技术实施例1所述的金属毡的纤维表面扫描电镜图；图1B为本专利技术实施例1制备的聚四氟乙烯表面修饰滤料的纤维表面扫描电镜图；图2为对比例制备的聚四氟乙烯颗粒滤料表面扫描电镜图；图3为本专利技术实施例1制备的滤料表面对水的接触角照片；图4为对比例制备的滤料表面对水的接触角照片；图5为水滴和油滴在本专利技术实施例1制备的滤料表面上的照片；图6为本专利技术实施例1制备的滤料和对比例制备的滤料循环油水分离效率变化测试数据图；图7为本专利技术实施例1制备的滤料和对比例制备的滤料在腐蚀实验后的接触角变化测试数据图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本专利技术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用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种聚四氟乙烯表面修饰滤料的制备方法，包括以下步骤：S1，配制混合液A，包括1g/L～30g/L的正聚电解质和0.01mol/L～3mol/L的强电解质；S2，配制分散液B，包括质量分数为1.5％～30％的聚四氟乙烯纳米颗粒，所述聚四氟乙烯纳米颗粒均匀分散在所述分散液B中；S3，将滤料基底浸渍在所述混合液A中，并将浸渍过所述混合液A后的所述滤料基底干燥，得到第一复合滤料；S4，将所述第一复合滤料浸渍在所述分散液B中，并将浸渍过所述分散液B后的所述第一复合滤料进行干燥，得到第二复合滤料；以及S5，将所述第二复合滤料在320℃～400℃条件下加热，加热结束后逐渐冷却，得到聚四氟乙烯纳米纤维涂层滤料。本专利技术实施例提供的制备方法，基于静电引力的胶体自组装方法，将聚四氟乙烯纳米颗粒组装到滤料单根基底纤维表面，在高温诱导下使聚四氟乙烯分子重新排列，在滤料表面形成相互缠绕的聚四氟乙烯纳米纤维纳米纤维层，这种纳米级粗糙结构使得滤料的疏水性更强，能达到超疏水自清洁性能；同时由于聚四氟乙烯纳米纤维之间相互缠绕交错的特殊结构，聚四氟乙烯纳米纤维层与滤料基底之间无需粘合剂即可形成超强的结合力，提高了滤料的强度，从而使滤料耐用性更强；聚四氟乙烯纳米纤维涂层表面致密的结构还能阻止腐蚀性液体浸入，滤料的耐腐蚀性也得到极大提高；滤料经过高温加热，对温度更稳定，因而具有耐高温的性能。所述正聚电解质为电离后使得表面带正电荷的物质，优选的，所述正电解质为聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚乙烯亚胺、聚乙烯吡啶、聚磷酸盐以及聚硅酸盐中的一种或者两种以上的组合物。所述强电解质为易于溶解的无机盐，优选为易溶于水的无机盐。优选的，所述强电解质为氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、氯化钾、氯化铵、硫酸钾、硝酸钾中的一种或者两种以上组合物。所述混合液A的溶剂可以为水或有机溶剂，优选为水。所述分散液B为聚四氟乙烯纳米颗粒分散液，可以通过将聚四氟乙烯纳米颗粒分散于溶剂中获得，也可以通过乳液聚合、悬浮聚合等聚合方法获得。所述溶剂优选为水，所述的聚四氟乙烯纳米颗粒优选为水性聚四氟乙烯纳米颗粒，表面加入了亲水基团，可促使所述聚四氟乙烯纳米颗粒分散。所述的聚四氟乙烯纳米颗粒的粒径可以为30～1000nm，可以以球形颗粒、椭球型颗粒、不规则形状颗粒、乳液、粉体、浓缩分散液等形态存在。所述滤料基底包括基底纤维，所述基底纤维相互缠绕或相互连接形成多孔网络结构，基底纤维的直径优选为1微米～1毫米，更优选为20微米～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚四氟乙烯表面修饰滤料，其特征在于，包括滤料基底和聚四氟乙烯纳米纤维层，所述聚四氟乙烯纳米纤维层包括相互缠绕的聚四氟乙烯纳米纤维，所述聚四氟乙烯纳米纤维层覆盖在所述滤料基底的表面。

【技术特征摘要】
1.一种聚四氟乙烯表面修饰滤料，其特征在于，包括滤料基底和聚四氟乙烯纳米纤维层，所述聚四氟乙烯纳米纤维层包括相互缠绕的聚四氟乙烯纳米纤维，所述聚四氟乙烯纳米纤维层覆盖在所述滤料基底的表面。2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯表面修饰滤料，其特征在于，所述滤料基底包括基底纤维，所述聚四氟乙烯纳米纤维层分别包覆在单根基底纤维表面，95％以上的所述基底纤维分别包覆有所述聚四氟乙烯纳米纤维层。3.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯表面修饰滤料，其特征在于，整体为多孔结构，孔径为1μm～3000μm，所述聚四氟乙烯纳米纤维的直径为10nm～1000nm，所述聚四氟乙烯纳米纤维层的厚度为40nm～1000nm。4.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯表面修饰滤料，其特征在于，所述的滤料基底为金属毡、金属网、泡沫镍、海绵或滤布。5.一种聚四氟乙烯表面修饰滤料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：配制混合液A，包括1g/L～30g/L的正聚电解质和0.01mol/L～3mol/L的强电解质；配制分散液B，包括质量分数为1.5％～30％的聚四氟乙烯纳米颗粒，所述聚四氟乙烯纳米颗粒均匀分散在所述分散液B中；将滤料基底浸渍在所述混合液A中，并将浸渍过所述混合液A后的所述滤料基底干燥，得到第一复合滤料；将所述第一复合滤料浸渍在所述分散液B中，并将浸渍过所述分散液B后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪家道，陈朝浪，杜川，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11