一种提高聚偏氟乙烯耐碱腐蚀性的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高聚偏氟乙烯产品耐碱腐蚀性的方法，该方法通过在聚偏氟乙烯表面形成一层能够耐碱进攻的全氟烷基两亲性分子，实现提高聚偏氟乙烯产品耐碱腐蚀性能的目的。本发明专利技术的提高聚偏氟乙烯耐碱腐蚀性的方法，其步骤为：采用溶液共混法将全氟烷基两亲性分子与聚偏氟乙烯溶液混合，然后干燥成膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提高聚偏氟乙烯耐腐蚀性的方法，更具体地说涉及。
技术介绍
聚偏氟乙烯是一种半结晶性、部分氟化的聚合物，它不仅继承了全氟聚合物优异的热稳定性、抗氧化和耐辐射性能，同时还具备一定的化学稳定性、出色的机械性能、介电性能、良好的加工性能以及在极性溶剂中良好的溶解性能。上述优异的综合性能使聚偏氟乙烯成为重要的聚合物多孔膜制备材料。在聚偏氟乙烯多孔膜的制备工艺中，如热致相分离法或浸没沉淀法，需要添加N，N- 二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等极性溶剂促进聚偏氟乙烯溶解。成膜后由于聚偏氟乙烯材料的晶体结构、结晶度发生改变以及溶剂残留等因素， 使得聚偏氟乙烯的耐碱腐蚀能力下降，导致了聚偏氟乙烯多孔膜在实际使用过程中耐氢氧化钠等碱溶液的清洗能力不够，容易引起聚偏氟乙烯膜表面发黄变色、降解老化。与全氟聚合物不同，聚偏氟乙烯分子链含有未被氟取代的β碳，β碳上的氢因为受氟原子的吸电子诱导效应的影响带有正电性，容易在碱或亲核试剂的作用下发生脱除HF 的Ε2消除反应。另外，聚偏氟乙烯产品中可能残存的Ν，Ν-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等溶剂在强碱下容易分解，其分解产物胺是比氢氧根亲核能力更强的亲核试剂，更加剧了这种脱氟降解反应。Ross等(Polymer，41，1685-1689，2000)采用XPS、ToF_SIMS等方法分析了 NaOH处理后聚偏氟乙烯表面的化学组成，认为在碱的消除作用下聚偏氟乙烯表面先是形成了多烯烃结构，继而在氢氧根的进攻下继续脱氟，产生了含氧的烯醇、烯酮等结构。 正是利用了聚偏氟乙烯表面的这种碱的脱氟降解反应，实现了聚偏氟乙烯表面的亲水改性 (化工进展，23，480-485，2004)。沈娟等(化学学报，63，1187-1192，2005)采用ESR方法还在碱处理的聚偏氟乙烯表面检测到了自由基的存在，并在此基础上对聚偏氟乙烯表面作了聚苯乙烯接枝改性。由于聚偏氟乙烯化学结构的局限性，导致了聚偏氟乙烯不耐氢氧化钠、胺等碱或亲核试剂的腐蚀，限制了溶液法聚偏氟乙烯产品在苛刻环境下的使用，因此有必要对聚偏氟乙烯材料进行改性，提高聚偏氟乙烯的耐碱腐蚀性能。
技术实现思路
本专利技术针对聚偏氟乙烯材料表面不耐碱腐蚀的问题，提出了一种提高聚偏氟乙烯产品耐碱腐蚀性的方法，该方法通过在聚偏氟乙烯表面形成一层能够耐碱进攻的全氟烷基两亲性分子，实现提高聚偏氟乙烯产品耐碱腐蚀性能的目的。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术的提高聚偏氟乙烯耐碱腐蚀性的方法，其步骤为采用溶液共混法将全氟烷基两亲性分子与聚偏氟乙烯溶液混合，然后干燥成膜。由于极性的全氟烷基两亲性分子与聚偏氟乙烯部分相容，在相分离作用下全氟烷基两亲性分子向聚偏氟乙烯表面迁移，其全氟烷基部分与聚偏氟乙烯相容性良好而与表面聚偏氟乙烯分子链结合，其阴离子或非离子的极性端与聚偏氟乙烯相容性不好而在表面富集。由于全氟化的烷基结构具有优异的耐碱腐蚀性能，表面富集的两亲性分子阴离子极性端因为电荷排斥又可阻挡氢氧根阴离子或亲核试剂的进攻，全氟烷基两亲性分子表面富集层实现了提高聚偏氟乙烯表面耐碱腐蚀性的目的。本专利技术的提高聚偏氟乙烯耐碱腐蚀性的方法，其进一步的技术方案是称取质量为聚偏氟乙烯原料2% 5%的全氟烷基两亲性分子，溶入聚偏氟乙烯溶液，干燥后成膜。本专利技术的提高聚偏氟乙烯耐碱腐蚀性的方法，其更进一步的技术方案是所述的全氟烷基两亲性分子为全氟辛基磺酸盐、全氟辛基羧酸盐、全氟磺酸树脂或全氟烷基非离子表面活性剂；其中所述的全氟辛基磺酸盐优选为全氟辛基磺酸胺、全氟辛基磺酸钠或全氟辛基磺酸钾，所述的全氟辛基羧酸盐优选为全氟辛基羧酸胺、全氟辛基羧酸钠或全氟辛基羧酸钾，所述的全氟磺酸树脂为山东东岳神舟新材料有限公司生产的PFSA全氟磺酸树脂， 所述的全氟烷基非离子表面活性剂为3M公司生产的型号为FC-4430的非离子氟碳表面活性剂。本专利技术的提高聚偏氟乙烯耐碱腐蚀性的方法，其更进一步的技术方案是所述的聚偏氟乙烯溶液中所用溶剂为N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)、N, N- 二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲亚砜(DMSO)或环己酮。因干燥成膜后绝大部分的溶剂已被除去，溶剂用量对聚偏氟乙烯样品的耐碱腐蚀性能并不产生影响，为方便操作聚偏氟乙烯溶液所用的溶剂量一般为聚偏氟乙烯溶液质量的30% 70%较好。另外本专利技术的方法也完全适应于对于热致相分离法或浸没沉淀法制备的聚偏氟乙烯多孔膜。本专利技术具有以下有益效果1)采用溶液共混法将少量的全氟烷基两亲性分子与聚偏氟乙烯溶液混合，对于采用溶液工艺制备的聚偏氟乙烯产品不需增加额外的工艺过程，比如聚偏氟乙烯多孔膜的热致相分离法或浸没沉淀法制备工艺，因此改性工艺极为简单。2)对于高附加值的聚偏氟乙烯产品，比如聚偏氟乙烯多孔膜，添加少量的全氟烷基两亲性分子，成本增加不明显。3)极性的全氟烷基两亲性分子在相分离作用下自然向聚偏氟乙烯表面迁移并富集，无需经过特殊处理即可在聚偏氟乙烯产品的表层形成全氟烷基两亲性分子的耐碱腐蚀阻挡层，改性效果显著。4)表面富集的全氟烷基两亲性分子使得聚偏氟乙烯产品表面的疏水性得到改善， 亲水性能提高。具体实施例方式以下通过实施例进一步说明本专利技术实施例11)称取聚偏氟乙烯质量10克、全氟辛基磺酸胺质量0. 2克、DMF质量10克，制备溶液，干燥后成膜；2)将聚偏氟乙烯样品置入温度为80°C、浓度为lmol/L的NaOH水溶液中腐蚀104小时，取出聚偏氟乙烯样品，以去离子水清洗并干燥，用色差仪分析样品表面的颜色变化， 结果见表1。实施例21)称取聚偏氟乙烯质量10克、全氟辛基磺酸钠质量0. 5克、DMF质量4. 5克，制备溶液，干燥后成膜；2)将聚偏氟乙烯样品置入温度为80°C、浓度为lmol/L的NaOH水溶液中腐蚀10 小时，取出聚偏氟乙烯样品，以去离子水清洗并干燥，用色差仪分析样品表面的颜色变化， 结果见表1。实施例31)称取聚偏氟乙烯质量10克、全氟辛基磺酸胺质量0. 3克、NMP质量10克，制备溶液，干燥后成膜；2)将聚偏氟乙烯样品置入温度为80°C、浓度为lmol/L的KOH水溶液中腐蚀10小时，取出聚偏氟乙烯样品，以去离子水清洗并干燥，用色差仪分析样品表面的颜色变化，结果见表1。实施例41)称取聚偏氟乙烯质量10克、全氟辛基磺酸钾质量0. 5克、环己酮质量24. 5克， 制备溶液，干燥后成膜；2)将聚偏氟乙烯样品置入温度为80°C、浓度为lmol/L的NaOH水溶液中腐蚀10 小时，取出聚偏氟乙烯样品，以去离子水清洗并干燥，用色差仪分析样品表面的颜色变化， 结果见表1。实施例51)称取聚偏氟乙烯质量10克、全氟辛基磺酸胺质量0.5克、DMF质量6. 5克，制备溶液，干燥后成膜；2)将聚偏氟乙烯样品置入温度为80°C、浓度为lmol/L的乙胺水溶液中腐蚀10小时，取出聚偏氟乙烯样品，以去离子水清洗并干燥，用色差仪分析样品表面的颜色变化，结果见表1。实施例61)称取聚偏氟乙烯质量10克、全氟辛基磺酸钠质量0. 5克、DMF质量10克，制备溶液，干燥后成膜；2)将聚偏氟乙烯样品置入温度为80°C、浓度为lmol/L的二乙胺水溶液中腐蚀10 小时，取出聚偏氟乙烯样品，以去离子水清洗并干燥，用色差仪分析样品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄健，王晓琳，闻辉，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：