聚四氟乙烯膜及其亲水改性方法技术

本发明专利技术公开了一种聚四氟乙烯膜及其亲水改性方法，其亲水改性方法的主要步骤有：将聚四氟乙烯膜通过表面活性剂溶液充分润湿后干燥，获得预处理的聚四氟乙烯膜；将预处理的聚四氟乙烯膜通过含有水溶性纤维素的分散体室温充分浸润后取出干燥；随后置于交联剂溶液中，升温反应后干燥，获得亲水改性的聚四氟乙烯膜。本发明专利技术利用水溶性纤维素表面的羟羧基和表面活性剂中的阳离子之间的相互作用，使水溶性纤维素与表面活性剂结合，从而使水溶性纤维素包覆在聚四氟乙烯膜的多孔结构上，从而增强聚四氟乙烯膜的亲水性，并提高了亲水改性的耐久性。久性。久性。

【技术实现步骤摘要】
聚四氟乙烯膜及其亲水改性方法


[0001]本专利技术属于膜分离
，特别涉及一种聚四氟乙烯膜的亲水改性方法，及由该改性方法获得的聚四氟乙烯膜。

技术介绍

[0002]针对目前如何实现含油污水的高效处理问题，膜分离技术被认为是非常有效的手段之一。在膜分离技术应用中，聚四氟乙烯(PTFE)膜因具有优异的化学稳定性、机械性以及耐酸碱性而广泛应用于水处理领域。但PTFE膜具有高度疏水性，在处理含油污水过程中膜表面极易被油滴污染，使膜孔道堵塞，进而导致水通量大幅度降低，从而严重限制了PTFE膜在含油污水处理中的应用。而赋予PTFE膜亲水性已被证明是解决上述问题的有效方法。
[0003]具体的说，PTFE为四氟乙烯(TFE)单体的高结晶聚合物，是一种白色有蜡状感觉的热塑性塑料。在PTFE中，氟原子取代了聚乙烯中的氢原子，由于氟原子半径(0.064nm)大于氢原子半径(0.028nm)，使得碳
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碳链由聚乙烯的平面的、充分伸展的曲折构象渐渐扭转到PTFE的螺旋构象。该螺旋构象正好包围在PTFE易受化学侵袭的碳链骨架外形成了一个紧密的完全“氟代”的保护层，这使聚合物的主链不受外界任何试剂的侵袭，使PTFE具有其它材料无法比拟的耐溶剂性、化学稳定性以及低的内聚能密度；同时碳
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氟键极牢固，其键能达460.2kJ/mol，远比碳
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氢键(410kJ/mol)和碳
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碳键(372kJ/mol)高，这使得PTFE具有较好的热稳定性和化学惰性；另外氟原子的电负性极大，加之TFE单体具有完美的对称性而使PTFE分子间的吸引力和表面能较低，从而使PTFE具有极低的表面摩擦系数和低温时较好的延展性，同时也使得PTFE的耐蠕变能力较差，容易出现冷流现象；PTFE的无分支对称主链结构也使得它具有高度的结晶性，使PTFE的加工比较困难。
[0004]目前已有成熟的赋予PTFE膜亲水性的方法，比如公开号为CN109012188A的中国专利申请中公开了一种将聚四氟乙烯微滤膜浸入油相溶液中静置2
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5min，取出后浸入羧甲基纤维素溶液中静置3
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8min，取出后在空气中放置10
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20min，然后浸入水相溶液中在30
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40℃下保温反应40
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60min，得到初生态复合纳滤膜，最后将初生态复合纳滤膜加热固化交联，然后使用去离子水洗涤、干燥得到高通量复合纳滤膜；但该方法中所用的原料繁多，且处理手段复杂，不利于推广应用。而公开号为CN107899432A的中国专利申请中则公布了一种用于水体过滤净化的平板复合纳滤膜及其制备方法，其先使用羧甲基纤维素和超支化聚乙烯亚胺对聚四氟乙烯超滤基膜进行亲水改性，然后通过界面聚合在聚四氟乙烯超滤基膜上制备一层聚乙烯亚胺均苯四甲酰氯分离层，但该方法中需要重复操作多次，工艺繁多，同样不利于推广应用。可见目前针对聚四氟乙烯膜的亲水改性方法均存在原料或工艺繁多，不利于批量化推广的问题。此外，公开号为CN112473402A的中国专利申请中公开了一种亲水聚四氟乙烯微超滤膜的制备方法，将聚四氟乙烯膜用增稠剂水溶液处理，改进聚四氟乙烯膜的亲水性，并缩小其孔径，再将该膜浸渍于聚四氟乙烯乳液中，取出该膜、烘干而制得；通过增稠剂和表面活性剂来控制聚四氟乙烯膜的孔径和亲水性，使得制得的聚四氟乙烯超滤膜具有优异的亲水性和高纯水通量，该方案中将表面活性剂和增稠剂作为两个单独的组分，利
用非离子型表面活性剂来降低聚四氟乙烯膜表面张力，使得增稠剂可以更好的亲和聚四氟乙烯膜，虽然能够增加基膜的粘附性和亲水性，但对于聚四氟乙烯膜的亲水耐久性无明显改善。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术有必要提供一种聚四氟乙烯膜的亲水改性方法，利用水溶性纤维素表面的羟羧基和表面活性剂中的阳离子之间的相互作用，使水溶性纤维素与表面活性剂结合，从而使水溶性纤维素包覆在聚四氟乙烯膜的多孔结构上，从而增强聚四氟乙烯膜的亲水性，并提高了亲水改性的耐久性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种聚四氟乙烯膜的亲水改性方法，包括以下步骤：
[0008]将聚四氟乙烯膜通过表面活性剂溶液充分润湿后干燥，获得预处理的聚四氟乙烯膜；
[0009]将预处理的聚四氟乙烯膜通过含有水溶性纤维素的分散体室温充分浸润后取出干燥；随后置于交联剂溶液中，升温反应后干燥，获得亲水改性的聚四氟乙烯膜。
[0010]进一步方案，所述表面活性剂溶液是由表面活性剂溶解在溶剂中形成的，其中，所述表面活性剂选自季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂，所述溶剂选自乙醇、丙酮、二氯甲烷或者混合溶剂，所述混合溶剂为水与乙醇或丙酮的混合；优选地，所述混合溶剂中，水与乙醇或者丙酮的质量比为1：1
‑
4：1。
[0011]进一步方案，所述表面活性剂溶液的浓度为0.3
‑
1g/L。
[0012]进一步方案，所述充分润湿的方式为超声或者搅拌；
[0013]优选地，所述超声的时间为10
‑
30min，所述搅拌的时间为60
‑
120min。
[0014]进一步方案，所述水溶性纤维素为羧甲基纤维素钠。
[0015]进一步方案，所述分散体是由水溶性纤维素分散在分散溶剂中形成的，所述分散体的固含量为0.1％
‑
1％。
[0016]进一步方案，所述分散溶剂选自水与乙醇或者丙酮的混合；
[0017]优选地，所述分散溶剂中，水与乙醇或丙酮的质量比为4：1
‑
9：1。
[0018]进一步方案，所述交联剂溶液的质量浓度为2％
‑
10％，所述交联剂选自戊二醛、柠檬酸、环氧氯丙烷中的一种。
[0019]进一步方案，所述升温反应的温度为50
‑
60℃，时间为15
‑
30min。
[0020]本专利技术进一步提供了一种聚四氟乙烯膜，其采用如前所述的亲水改性方法得到。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术利用水溶性纤维素表面的羟羧基和表面活性剂中的阳离子之间的相互作用，使水溶性纤维素与表面活性剂结合，利用表面活性剂的疏水基团吸附在PTFE膜的表面，使得和表面活性剂结合的水溶性纤维素可以均匀包覆在聚四氟乙烯膜的多孔结构上，同时水溶性纤维素提供亲水性，最后通过纤维素的交联，使得水溶性纤维素和表面活性剂都固定在PTFE膜上，解决了亲水改性的耐久性问题。
[0023]采用表面活性剂作为桥梁，帮助水溶性纤维素在PTFE纤维上进行铺展，使得水溶性纤维素在PTFE膜上的存在更加均匀，避免因PTFE表面能低而造成水溶性纤维素在PTFE上
团聚，使得改性不均匀；此外，表面活性剂同时也可以提供亲水性，借助水溶性纤维素的交联，可以固定在PTFE膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚四氟乙烯膜的亲水改性方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚四氟乙烯膜通过表面活性剂溶液充分润湿后干燥，获得预处理的聚四氟乙烯膜；将预处理的聚四氟乙烯膜通过含有水溶性纤维素的分散体室温充分浸润后取出干燥；随后置于交联剂溶液中，升温反应后干燥，获得亲水改性的聚四氟乙烯膜。2.如权利要求1所述的聚四氟乙烯膜的亲水改性方法，其特征在于，所述表面活性剂溶液是由表面活性剂溶解在溶剂中形成的，其中，所述表面活性剂选自季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂，所述溶剂选自乙醇、丙酮、二氯甲烷或者混合溶剂，所述混合溶剂为水与乙醇或丙酮的混合；优选地，所述混合溶剂中，水与乙醇或者丙酮的质量比为1：1
‑
4：1。3.如权利要求1或2所述的聚四氟乙烯膜的亲水改性方法，其特征在于，所述表面活性剂溶液的浓度为0.3
‑
1g/L。4.如权利要求1所述的聚四氟乙烯膜的亲水改性方法，其特征在于，所述充分润湿的方式为超声或者搅拌；优选地，所述超声的时间为10
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30min，所述搅拌的时间为60
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【专利技术属性】
技术研发人员：张建安，王维瑶，吴明元，吴庆云，杨建军，刘久逸，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：