專利名稱：一種用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚四氟乙烯微孔薄膜及其制備方法，特別涉及一種親水性的用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
目前，廢水、醫(yī)用水通常采用化學(xué)消毒劑消毒，如氯的劑量來實現(xiàn)水體系中原生物、病毒和病菌失活或脫除。然而過高的氯劑量可能產(chǎn)生更高濃度的氧化副產(chǎn)物，如氯仿、其它三鹵甲烷等。
在此背景下，利用膜實現(xiàn)的微濾技術(shù)得到迅速的發(fā)展。在眾多的膜材料中，通過雙向拉伸技術(shù)加工的聚四氟乙烯微孔薄膜，熔點高(327℃)，使用溫度范圍廣(-200℃～260℃)，摩擦系數(shù)小，表面光滑，過濾精度高，過濾阻力小，能耗低，無介質(zhì)脫落，尤其具有耐化學(xué)性(能耐許多高腐蝕性介質(zhì))等特點為其在過濾方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。但薄膜的強疏水性也限制了其在水溶液體系處理中的應(yīng)用，不能滿足水過濾的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開一種用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在上述缺陷；本發(fā)明另一個需要解決的技術(shù)問題是公開所述水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜的制備方法，以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜是的組分和重量份數(shù)包括膨體聚四氟乙烯樹脂粉末1份親水性材料0.05～1份金屬化合物0.05～1份所說的膨體聚四氟乙烯樹脂粉末的結(jié)晶度為98～99.9％、分子量為200萬～1000萬，可采用市售產(chǎn)品，如日本大金公司F106、日本旭硝子公司CD123)的產(chǎn)品；所說的親水性材料為親水性聚合物與金屬化合物通過偶聯(lián)劑偶聯(lián)處理形成的混合產(chǎn)物，其重量份數(shù)包括親水性聚合物 1份，金屬化合物0.8～1.2份；所說的親水性聚合物選自聚乙烯羧酸鈉或聚乙烯酸酸鉀；所述的金屬化合物選自鋁、鋅的氧化物或氫氧化物中的一種或其混合物；所說的硅烷偶聯(lián)劑通式為R-SiX3，其中R代表氨基、環(huán)氧基、氰基等活性基團，X為能夠水解的烷氧基(甲氧基、乙氧基等)或氯，可采用市售產(chǎn)品，如牌號為KH-550或KH-792的硅烷偶聯(lián)劑。所說的鋁酸酯為含有2～4個碳原子的鋁酸酯，可采用市售產(chǎn)品，如牌號為DL-411-A或TC-6的鋁酸酯偶聯(lián)劑；制備上述用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜的方法，包括如下步驟(1)將親水性聚合物、金屬化合物和偶聯(lián)劑在20～50℃的溫度下，攪拌混合，獲得親水性材料。攪拌溫度并非為關(guān)鍵條件，只要能夠使親水性聚合物、金屬化合物和偶聯(lián)劑均勻混合即可；偶聯(lián)劑的加入量為親水性聚合物重量的0.3％～1％；(2)將親水性材料與膨體聚四氟乙烯樹脂粉末、液體潤滑劑混合，在20～40℃的溫度下靜置96～144小時，然后在40～80℃的溫度下靜置10～16小時，使樹脂粉末與液體潤滑劑充分混合，形成聚四氟乙烯物料；液體潤滑劑選自液體石蠟、石油醚或煤油，潤滑劑的用量為親水性材料重量的0.1～0.5倍；(3)將所述聚四氟乙烯物料在40～60℃下壓延成聚四氟乙烯基帶；
(4)將重疊的多層聚四氟乙烯基帶在200～300℃下縱向拉伸，獲得粘結(jié)在一起的脫脂基帶；(5)將所述脫脂基帶在80～200℃下橫向拉伸，然后在250～380℃燒結(jié)定型，燒結(jié)時間20秒～1分鐘，即獲得用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜。
按照本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所獲得的聚四氟乙烯物料先壓制成圓柱形毛坯，然后將其通過推壓機擠出成為棒狀物，再壓延成聚四氟乙烯基帶，壓延過程中采用40～60℃的熱風(fēng)烘燥。
根據(jù)Laplace方程中壓力與孔半徑之間的關(guān)系，采用乙醇作潤濕劑，觀察出現(xiàn)第一個氣泡時的壓力，作為薄膜的最小泡點壓。薄膜最小泡點壓為1.0～1.8公斤/平方厘米，過濾壓力為0.006～0.009兆帕?xí)r，水過濾速度為1～3立方米/平方米·小時。
由上述公開的技術(shù)方案可見，利用本發(fā)明制備的用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜，工藝簡單、成本低。利用本發(fā)明制備的用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜，薄膜最小泡點壓為1.0～1.8公斤/平方厘米，水過濾速度為1～3立方米/平方米·小時(過濾壓力為0.006～0.009兆帕)。該薄膜可以直接廣泛用于水除菌過濾行業(yè)，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。


圖1為用于水除菌的聚四氟乙烯薄膜(雙層)的掃描電子顯微鏡照片具體實施方式
實施例11、親水性材料的制備將100公斤聚乙烯羧酸鈉與100公斤三氧化二鋁粉末，0.5公斤(KH550)硅烷偶聯(lián)劑，在25℃下攪拌混合均勻；2、混料將F106膨體聚四氟乙烯樹脂粉末、親水性材料與液體石蠟按重量比1∶1∶0.3的比例混合均勻，在28℃靜置96小時，使樹脂粉末與液體潤滑劑充分混合，然后在60℃的溫度下靜置10小時；
3、壓坯與擠出將混合好的聚四氟乙烯物料在壓坯機上壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延機壓延成聚四氟乙烯基帶，基帶厚度60微米，壓延過程中采用50℃的熱風(fēng)烘燥；4、縱向拉伸將雙層聚四氟乙烯基帶同時喂入，在220℃烘箱中同時進行縱向拉伸，拉伸過程中潤滑劑揮發(fā)，加工脫脂基帶，脫脂基帶厚度為90微米，脫脂基帶可實現(xiàn)良好焊接；5、橫向拉伸和燒結(jié)將脫脂基帶在擴幅機上100℃橫向拉伸，最后在330℃下燒結(jié)40秒熱定型，制備厚度為50微米的用于水除菌聚四氟乙烯薄膜。
采用Laplace方法對上述步驟制得的用于水除菌聚四氟乙烯薄膜進行檢測，其薄膜最小泡點壓為1.3公斤/平方厘米，水過濾速度為2.6立方米/平方米·小時(過濾壓力為0.0085兆帕)。
依據(jù)上述步驟制得的用于水除菌聚四氟乙烯薄膜掃描電子顯微鏡照片見圖1。
實施例21、親水性材料的制備將100公斤聚乙烯羧酸鈉與100)公斤三氧化二鋁粉末，0.6公斤TC-6鋁酸酯偶聯(lián)劑在25℃下攪拌混合均勻；2、混料將F106膨體聚四氟乙烯樹脂粉末、親水性材料、與石油醚按重量比1∶1∶0.3的比例混合均勻，在35℃靜置100小時，使樹脂粉末與液體潤滑劑充分混合，然后在70℃的溫度下靜置12小時；3、壓坯與擠出將混合好的聚四氟乙烯物料在壓坯機上壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延機壓延成聚四氟乙烯基帶，基帶厚度60微米，壓延過程中采用60℃熱風(fēng)烘燥；4、縱向拉伸將三層聚四氟乙烯基帶同時喂入，在250℃烘箱中同時進行縱向拉伸，拉伸過程中潤滑劑揮發(fā)，加工脫脂基帶，脫脂基帶厚度為100微米，脫脂基帶可實現(xiàn)良好焊接；5、橫向拉伸和燒結(jié)將脫脂基帶在擴幅機上120℃進行橫向拉伸，最后在340℃下燒結(jié)1分鐘，熱定型，制備厚度為58微米永久性親水聚四氟乙烯薄膜。
依據(jù)上述步驟制得的用于水除菌聚四氟乙烯薄膜，其薄膜最小泡點壓為1.8公斤/平方厘米，水過濾速度為2.1立方米/平方米·小時(過濾壓力為0.006兆帕)。
實施例31、親水性材料的制備將100公斤聚乙烯羧酸鉀與100公斤氧化鋅粉末、0.7公斤DL-411-A鋁酸酯偶聯(lián)劑在25℃下攪拌混合均勻；2、混料將CD123膨體聚四氟乙烯樹脂粉末、親水性材料與煤油按重量比1∶0.8∶0.4的比例混合均勻，在30℃靜置144小時，使樹脂粉末與液體潤滑劑充分混合，然后在75℃的溫度下靜置15小時；3、壓坯與擠出將混合好的聚四氟乙烯物料在壓坯機上壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延機壓延成聚四氟乙烯基帶，基帶厚度70微米，壓延過程中采用55℃的熱風(fēng)烘燥；4、縱向拉伸將雙層聚四氟乙烯基帶同時喂入，在220℃烘箱中同時進行縱向拉伸，拉伸過程中潤滑劑揮發(fā)，加工脫脂基帶，脫脂基帶厚度為90微米，脫脂基帶可實現(xiàn)良好焊接；5、橫向拉伸和燒結(jié)將脫脂基帶在擴幅機上200℃橫向拉伸，最后在380℃下燒結(jié)1分鐘熱定型，制備厚度為60微米的用于水除菌聚四氟乙烯薄膜。
依據(jù)Laplace方法對上述步驟制得的用于水除菌聚四氟乙烯薄膜進行檢測，其薄膜最小泡點壓為1.6公斤/平方厘米，水過濾速度為2.2立方米/平方米·小時(過濾壓力為0.008兆帕)。
權(quán)利要求
1.一種用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜，其特征在于，組分和重量份數(shù)包括膨體聚四氟乙烯樹脂粉末1份親水性材料0.05～1份金屬化合物0.05～份所說的親水性材料為親水性聚合物與金屬化合物通過偶聯(lián)劑偶聯(lián)處理形成的混合產(chǎn)物，其重量份數(shù)包括親水性聚合物1份，金屬化合物0.8～1.2份；所說的親水性聚合物選自聚乙烯羧酸鈉或聚乙烯酸酸鉀；所述的金屬化合物選自鋁、鋅的氧化物或氫氧化物中的一種或其混合物；所說的偶聯(lián)劑選自硅烷或鋁酸酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜，其特征在于，所說的膨體聚四氟乙烯樹脂粉末的結(jié)晶度為98～99.9％、分子量為200萬～1000萬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜，其特征在于，所說的硅烷偶聯(lián)劑通式為R-SiX3，其中R代表氨基、環(huán)氧基或氰基，X為能夠水解的烷氧基或氯，所說的鋁酸酯為含有2～4個碳原子的鋁酸酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜，其特征在于，薄膜最小泡點壓為1.0～1.8公斤/平方厘米，過濾壓力為0.006～0.009兆帕?xí)r，水過濾速度為1～3立方米/平方米·小時。
5.制備權(quán)利要求1～4任一項所述的用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將親水性聚合物、金屬化合物和偶聯(lián)劑攪拌混合，獲得親水性材料；(2)將親水性材料與膨體聚四氟乙烯樹脂粉末、液體潤滑劑混合，形成聚四氟乙烯物料，液體潤滑劑選自液體石蠟、石油醚或煤油；(3)將所述聚四氟乙烯物料壓延成聚四氟乙烯基帶；(4)將重疊的多層聚四氟乙烯基帶縱向拉伸，獲得粘結(jié)在一起的脫脂基帶；(5)將所述脫脂基帶下橫向拉伸，然后在250～380℃燒結(jié)定型，即獲得用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，偶聯(lián)劑的加入量為親水性聚合物重量的0.3％～1％。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，液體潤滑劑的用量為親水性材料重量的0.1～0.5倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，將所述聚四氟乙烯物料在40～60℃下壓延成聚四氟乙烯基帶，將重疊的多層聚四氟乙烯基帶在200～300℃下縱向拉伸，獲得粘結(jié)在一起的脫脂基帶，將所述脫脂基帶在80～200℃下橫向拉伸，然后在250～380℃燒結(jié)定型，燒結(jié)時間20秒～1分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(2)所獲得的聚四氟乙烯物料先壓制成圓柱形毛坯，然后將其通過推壓機擠出成為棒狀物，再壓延成聚四氟乙烯基帶，壓延過程中采用40～60℃的熱風(fēng)烘燥。
10.一種用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜，其特征在于，是通過權(quán)利要求5～9任一項所述的方法制備的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜及其制備方法。本發(fā)明將親水性材料與膨體聚四氟乙烯樹脂粉末混合，經(jīng)過擠出、壓延、多層同時脫脂、拉伸和燒結(jié)等工藝加工而成。本發(fā)明制備的用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜，工藝簡單、成本低。利用本發(fā)明制備的用于水除菌的聚四氟乙烯微孔薄膜，薄膜最小泡點壓為1.0公斤/平方厘米～1.8公斤/平方厘米，水過濾速度為1～3立方米/平方米·小時(過濾壓力為0.006～0.009兆帕)。該薄膜可以直接廣泛用于水除菌過濾行業(yè)，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號C08L27/00GK1631965SQ20041008444
公開日2005年6月29日 申請日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
發(fā)明者郭玉海, 張華鵬, 郝新敏, 張建春, 王 鋒, 岳素娟 申請人:上海新特紡織材料研究中心有限公司