CN101190975B - 一种聚四氟乙烯薄膜超疏水加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚四氟乙烯薄膜超疏水加工方法，将双向拉伸的聚四氟乙烯微孔薄膜浸轧含氟表面活性剂混合液，在80～150℃下预烘1～10分钟，然后在110～200℃下焙烘1～10分钟，制备超疏水的聚四氟乙烯微孔薄膜。超疏水聚四氟乙烯薄膜可广泛用于可用于化工、能源、环保、医疗、电子、航天、防护服装等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚四氟乙烯薄膜超疏水加工方法，该方法是将双向拉伸制备的聚四氟乙烯薄膜浸轧含氟表面活性剂混合液，预烘后进行焙烘，使其具有超疏水性能。可用于化工、能源、环保、医疗、电子、航天、防护服装等领域。
背景技术
中国是世界上最大的发展中国家，目前正处于工业化时期，经济规模庞大。由于我国重化工、原材料、能源工业的生产工艺及设备相对落后，能源耗费大，污染严重。统计数字表明，1998年全国烟尘排放量达1452万吨。世界上十大空气污染城市，中国就占了九个。燃煤发电厂是耗煤大户。
我国GB13223-1996《火电厂大气污染物排放标准》，对新扩改建电厂烟尘排放标准值为200-600mg/m3，不仅远高于发达国家的50mg/m3的排放标准，也大大高于我国其他行业(如水泥厂和钢铁厂)100-150mg/m3的排放标准。随着对烟尘危害的认识加深以及对环境保护的要求提高，对烟尘排放的标准也日趋严格。而袋式除尘器正是烟尘、粉尘污染的克星，是治理大气污染的高效除尘设备。
双向拉伸的聚四氟乙烯薄膜不吸水、熔点高(327℃)、使用温度范围广(-200℃～260℃)，具有不燃性及热稳定性、摩擦系数小，尤其具有耐化学性(能耐许多高腐蚀性介质)、耐气候性及抗电性等，因此被广泛应用于化工、能源、环保、医疗、电子、航天、服装等领域。聚四氟乙烯薄膜用于袋式除尘，具有以下显著优点：
1.表面过滤，过滤阻力小，粉尘层易剥落，解决了深层过滤不能解决的问题；
2.孔径控制在0.2μm～3μm之间，能够迅速有效地截留以微米计算的超细粉尘；
3.清灰后不改变孔隙率，除尘效率一直很高，几乎可达到零排放；
4.微孔膜表面光滑，不结露，易清灰，清灰后不改变空隙率，因此在覆膜滤料投入运行后，压力损失低且不随使用时间的延长而增大；
5.使用寿命长；
6.具有脱硫的作用。
但是由于烟尘中含有一定量的煤焦油等油性物质，长时间使用会凝结在薄膜表面，降低除尘的效率。其根本原因是聚四氟乙烯具有一定的亲油性能。
至于聚四氟乙烯微孔薄膜用作透气式生化防护服装材料，由于芥子气等生化战剂属油性材料，容易渗透进入材料内部，从而失去防护能力，因此也需要一种超疏水的聚四氟乙烯薄膜。
因此，需要提出一种降低聚四氟乙烯薄膜表面张力的方法，即超疏水加工方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚四氟乙烯薄膜超疏水加工方法，该方法是将双向拉伸制备的聚四氟乙烯薄膜浸轧含氟表面活性剂混合液，然后焙烘。通过该方法大大降低了聚四氟乙烯薄膜的表面张力。
本发明的目的是这样实现的：一种聚四氟乙烯薄膜超疏水加工方法，包括以下步骤：
a、含氟表面活性剂混合液的制备：将含氟表面活性剂溶解在溶剂中，并与交联剂和催化剂混合。
b、将聚四氟乙烯薄膜浸轧含氟表面活性剂混合液，在80~150℃下预烘1~10分钟，然后在110~200℃下焙烘1~10分钟，即可获得超疏水的聚四氟乙烯微孔薄膜。
其中，上述方法中所述含氟表面活性剂的加入量为溶剂质量的5～100％，所述交联剂的加入量为溶剂质量的3～10％，所述催化剂的加入量为溶剂质量的0.1～4％。
上述方法中所述含氟表面活性剂为全氟醇类丙烯酸酯化合物、全氟烷基磺酰胺衍生物、全氟烷基胺类化合物或全氟羧酸铬络合物的至少一种；所述溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、丁酮或乙酸乙酯的至少一种；所述交联剂为三聚氰胺树脂、2D树脂、EH、DE或GGF-343的至少一种；所述催化剂为氯化镁、硫酸镁或柠檬酸的至少一种。
当所述的含氟表面活性剂为全氟醇类丙烯酸酯化合物时，优选全氟乙基乙撑(甲基)丙烯酸酯，N-乙基全氟辛基磺酰胺乙撑丙烯酸酯的至少一种。
当所述的含氟表面活性剂为全氟烷基磺酰胺衍生物时，优选全氟辛基磺酸铵、全氟辛基磺酸钠、全氟辛基磺酰基季胺碘、全氟辛基磺酰基苯硫磺钠或含氟单体-N-丁基全氟辛基磺酰基氨基丙烯酸乙脂的至少一种。
当所述的含氟表面活性剂为全氟烷基胺类化合物时，优选全氟三乙胺、全氟三丙胺、全氟三丁胺或全氟三戊胺的至少一种。
当所述的含氟表面活性剂为全氟羧酸铬络合物时，优选全氟辛酸铬络合物。
本发明与已有技术相比有如下的优点：
1、利用本发明可制备超疏水聚四氟乙烯薄膜，工艺简单、成本低，具有显著的经济效益和社会效益。
2、实验结果表明，利用本发明制备的超疏水聚四氟乙烯薄膜，表面张力由42×10-3N/m下降到15×10-3N/m左右。超疏水聚四氟乙烯薄膜可广泛用于粉尘过滤、生化防护服及防水透湿服装等领域。
具体实施方式
实施例中的2D树脂(即二羟甲基二羟基乙烯脲树脂)、EH(即多胺多醇低分子缩合物)、DE或GGF-343均为印染行业常用交联剂，在市场上即可购得。
实施例1：
a、含氟表面活性剂混合液的制备：将全氟乙基乙撑(甲基)丙烯酸酯溶解在丁酮溶剂中，并与交联剂2D树脂和催化剂氯化镁混合，其中全氟乙基乙撑(甲基)丙烯酸酯的加入量为丁酮质量的15％，交联剂2D树脂和催化剂氯化镁的加入量分别为丁酮质量的3％和0.1％。
b、将聚四氟乙烯薄膜浸轧含氟表面活性剂混合液，在100℃下预烘2分钟，然后在180℃下焙烘2分钟。
聚四氟乙烯微孔薄膜的表面张力由处理前的42×10-3N/m下降到处理后的19×10-3N/m。
实施例2：
a、含氟表面活性剂混合液的制备：将全氟辛基磺酸钠溶解在丁酮溶剂中，并与交联剂三聚氰胺树脂和催化剂柠檬酸混合，其中全氟辛基磺酸钠的加入量为丁酮质量的50％，交联剂三聚氰胺树脂和催化剂柠檬酸的加入量分别为丁酮质量的10％和4％。
b、将聚四氟乙烯薄膜浸轧含氟表面活性剂混合液，在110℃下预烘3分钟，然后在170℃下焙烘3分钟。
聚四氟乙烯微孔薄膜的表面张力由处理前的43×10-3N/m下降到处理后的16×10-3N/m。
实施例3：
a、含氟表面活性剂混合液的制备：将全氟辛基磺酸铵和全氟三乙胺溶解在甲醇溶剂中，并与交联剂EH和催化剂硫酸镁混合，其中全氟辛基磺酸铵和全氟三乙胺的质量比为1∶1，二者的质量和为甲醇质量的60％，交联剂EH和催化剂硫酸镁的加入量分别为甲醇质量的4％和1％。
b、将聚四氟乙烯薄膜浸轧含氟表面活性剂混合液，在80℃下预烘1分钟，然后在110℃下焙烘10分钟。
聚四氟乙烯微孔薄膜的表面张力由处理前的38×10-3N/m下降到处理后的15×10-3N/m。
实施例4：
a、含氟表面活性剂混合液的制备：将N-乙基全氟辛基磺酰胺乙撑丙烯酸酯和全氟三丁胺溶解在乙醇溶剂中，并与交联剂DE、GGF-343和催化剂硫酸镁混合，其中N-乙基全氟辛基磺酰胺乙撑丙烯酸酯和全氟三丁胺的质量比为1∶1，二者的质量和为乙醇质量的100％，交联剂和催化剂的加入量分别为乙醇质量的5％和2％。
b、将聚四氟乙烯薄膜浸轧含氟表面活性剂混合液，在150℃下预烘3分钟，然后在130℃下焙烘4分钟。
聚四氟乙烯微孔薄膜的表面张力由处理前的41×10-3N/m下降到处理后的15×10-3N/m。
实施例5：
a、含氟表面活性剂混合液的制备：将含氟单体-N-丁基全氟辛基磺酰基氨基丙烯酸乙酯和全氟辛基磺酸铵溶解在乙酸乙酯溶剂中，并与交联剂三聚氰胺树脂和催化剂硫酸镁混合，其中含氟单体-N-丁基全氟辛基磺酰基氨基丙烯酸乙酯和全氟辛基磺酸铵的质量比为1∶1，二者的质量和为乙酸乙酯质量的65％，交联剂三聚氰胺树脂和催化剂硫酸镁的加入量分别为乙酸乙酯质量的7％和3.5％。
b、将聚四氟乙烯薄膜浸轧含氟表面活性剂混合液，在110℃下预烘10分钟，然后在150℃下焙烘5分钟。
聚四氟乙烯微孔薄膜的表面张力由处理前的41×10-3N/m下降到处理后的17×10-3N/m。
实施例6-9
Claims (10)
1.一种超疏水的聚四氟乙烯薄膜的加工方法，其特征在于：
a、含氟表面活性剂混合液的制备：将含氟表面活性剂溶解在溶剂中，并与交联剂和催化剂混合；
b、将聚四氟乙烯薄膜浸轧含氟表面活性剂混合液，在80～150℃下预烘1～10分钟，然后在110～200℃下焙烘1～10分钟；
所述的交联剂为三聚氰胺树脂、2D树脂、EH或DE至少一种，所述的催化剂为氯化镁、硫酸镁或柠檬酸至少一种；所述的催化剂为氯化镁、硫酸镁或柠檬酸至少一种；所述的含氟表面活性剂为全氟醇类丙烯酸酯化合物、全氟烷基磺酰胺衍生物、全氟烷基胺类化合物或全氟羧酸铬络合物的至少一种；所述的含氟表面活性剂混合液，含氟表面活性剂的加入量为溶剂质量的5～100％，所述交联剂的加入量为溶剂质量的3～10％，所述催化剂的加入量为溶剂质量的0.1～4％。
2.根据权利要求1所述的一种超疏水的聚四氟乙烯薄膜的加工方法，其特征在于：所述的溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、丁酮或乙酸乙酯至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种超疏水的聚四氟乙烯薄膜的加工方法，其特征在于：所述的含氟表面活性剂为全氟醇类丙烯酸酯化合物。
4.根据权利要求1或3所述的一种超疏水的聚四氟乙烯薄膜的加工方法，其特征在于：所述的含氟表面活性剂为全氟乙基乙撑(甲基)丙烯酸酯，N-乙基全氟辛基磺酰胺乙撑丙烯酸酯的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种超疏水的聚四氟乙烯薄膜的加工方法，其特征在于：所述的含氟表面活性剂为全氟烷基磺酰胺衍生物。
6.根据权利要求1或5所述的一种超疏水的聚四氟乙烯薄膜的加工方法，其特征在于：所述的含氟表面活性剂为全氟辛基磺酸铵、全氟辛基磺酸钠、全氟辛基磺酰基季胺碘、全氟辛基磺酰基苯硫磺钠或含氟单体-N-丁基全氟辛基磺酰基氨基丙烯酸乙脂的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种超疏水的聚四氟乙烯薄膜的加工方法，其特征在于：所述的含氟表面活性剂为全氟羧酸铬络合物。
8.根据权利要求1或7所述的一种聚四氟乙烯薄膜超疏水加工方法，其特征在于：所述的含氟表面活性剂为全氟辛酸铬络合物。
9.根据权利要求1所述的一种超疏水的聚四氟乙烯薄膜的加工方法，其特征在于：所述的含氟表面活性剂为全氟烷基胺类化合物。
10.根据权利要求1或9所述的一种超疏水的聚四氟乙烯薄膜的加工方法，其特征在于：所述的含氟表面活性剂为全氟三乙胺、全氟三丙胺、全氟三丁胺或全氟三戊胺的至少一种。
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