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国内水泥混凝土外加剂技术资料
PTFE分离膜表面改性新方法
来源:
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作者:pro10845f02
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发布时间: 2014-08-27
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技术背景分析
PTFE具有很好的化学稳定性、耐热性、滑动性、耐磨性、耐腐蚀性、自润滑性、耐候性等，是一种综合性能优异的塑料，在分离膜领域具有广泛的应用前景。但由于其表面能低，亲水性能差，在处理水相分离时会产生两个问题：一是强疏水性，分离时需要较大的驱动力，能耗大，通量小；二是比较容易产生吸附污染，使得膜通量变小，寿命减短。
目前国内外研究人员对PTFE膜的表面改性做了大量的研究，其中包括高能辐射接枝改性、等离子体处理改性、化学处理改性、高温熔融法、离子束注入改性、填充改性等。这些方法有着各自的优缺点，很难找到一种综合性能优异的方法。高能辐射接枝改性法虽然操作简便、易于控制，但是改性后的PTFE基底容易受到破坏，力学性能明显下降；等离子体处理法改性后效果维持时间不长，而且亲水改性的程度有限；化学溶液处理法需要在强酸或强碱环境中进行，处理的温度也较高，不仅工序复杂，操作危险性较高，还产生大量废液；高温熔融法需要较高的操作温度，PTFE膜易发生变形，孔结构容易被破坏。
PTFE分离膜表面改性新方法
针对目前技术需求，国内最新研制成功一种简单易行，更为高效、方便的，对PTFE膜结构破坏小的表面改性方法，具有非常重要的意义。
新技术的目的是为了解决现有PTFE分离膜亲水性差、通量小、易污染及改性工艺复杂的问题，而提供了一种简单、高效的对聚四氟乙烯分离膜表面改性的方法。
新技术对聚四氟乙烯分离膜表面改性的方法，其具体步骤如下：
a、将聚四氟乙烯分离膜置于原子层沉积仪器反应室，抽真空并加热反应室温度到50〜200°C，使膜在设定温度下保持10〜60min；
b、首先关闭出气阀，脉冲第一种前驱体0.01〜ls，保持一段时间0〜60s；然后打开出气阀，脉冲清扫气，清扫5〜60s；再关闭出气阀，脉冲第二种前驱体0.01〜ls，保持一段时间0〜60s；最后再打开出气阀，脉冲清扫气，清扫5〜60s；
c、根据具体的需要，重复步骤b，制备出改性的膜。[0011]优选b步骤中所述的第一种前驱体为三甲基铝、四氯化钛或异丙醇钛；所述的第二种前驱体为水或臭氧；优选所述的清扫气为氮气或氩气；优选C步骤中重复步骤b的循环次数为10〜1500次。
[0012]有益效果：
[0013]新技术利用原子层沉积技术对含PTFE分离膜进行改性，改性后的PTFE分离膜不仅保留了原有的优良性质，而且改善了膜的表面性能。以在聚四氟乙烯膜上沉积氧化铝层为例，亲水性能变好，直接表现在接触角从原来的130度左右，最小可变到20度以下；纯水通量最大达到未改性前的1.5倍以上；提高了抗污染能力；对平均粒径190nm的单分散聚苯乙烯微球的截留率显著提高，相对未改性前最多可提高百分之十几，并且新技术工艺简单易于批量生产。
新技术的具体优点为：
(1)原子层沉积反应前，不需对基膜进行预处理，方法简单实用；
(2)原子层沉积反应的机理是前驱体分子在基底表面的吸附或在表层的渗透，不依赖于基底的化学性质，可在各种基底上发生沉积，决定了这种制备方法的普适性；
(3)在各种聚合物基膜上均可沉积无机层，而且沉积层的厚度可在原子级的水平上进行调节，从而实现对分离膜的孔径和表面性质的连续、精密的调节；
(4)容易批量生产，而且改性后的膜性质保持长久。
新技术生产的表面改性后的膜，经扫描电镜观测分析，膜孔径随着沉积次数的增加而减小，亲水角分别由原来的131°变到125.1°,120.2°、63.5°、30.4°，经测试纯水通量分别提高15.0%、81.8%、69.6%、57.6%，对单分散PS微球（平均粒径170nm)的截留率由改性前的66.7%,分别提高到70.1%,75.1%,79.8%,80.7%。
该技术详细工艺配方及制造方法请见：《国内外聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜制造新技术工艺配方汇编》
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