通過peo模板犧牲法制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種通過PEO模板犧牲法制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法，其特征在于，包括如下步驟：將PTFE乳液與PEO水溶液混合，獲得紡絲混合液；所述紡絲混合液通過靜電紡絲形成PEO/PTFE初生復合納米纖維膜；對所述PEO/PTFE初生復合納米纖維膜進行熱處理獲得PTFE納米纖維多孔膜。制備獲得的PTFE納米纖維多孔膜缺陷少，連續(xù)、密度均勻，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐化學性和機械性能。
【專利說明】通過PEO模板犧牲法制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及一種制備納米纖維多孔膜的方法，特別涉及一種制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法。
[0003]
【背景技術】
[0004]電紡聚合物溶液、熔體和乳液制備纖維多孔膜是一種快速發(fā)展的技術。此技術由John Francis Cooley在1900年發(fā)明，在20世紀90年代早期得到普及。在過去的15年，該技術已經得到了非常快速的發(fā)展，受到了眾多科學家的青睞。在2013年，關于電紡的發(fā)表論文達3578篇。通過簡易和方便操作的靜電紡絲技術，制備的纖維具有直徑可控、纖維膜孔隙率高及比表面積大的特點，被廣泛應用于復合材料、過濾、傳感器和組織工程等領域。
[0005]被稱為“塑料王”的聚四氟乙烯(PTFE)是一種非極性線型晶狀聚合物，具有許多獨特的物理和化學性能，如良好的電絕緣性和熱穩(wěn)定性、優(yōu)良的耐老化性、極小的吸水率、抗紫外輻射性以及優(yōu)異的化學惰性等。因此，被廣泛應用于電子電氣、防腐減磨、機械、石油化工、紡織及航空航天，尤其在耐高溫濾材和耐酸堿等領域。然而，目前還沒有找到合適的溶劑可以溶解聚四氟乙烯，而且因其粘度極高，到了熔點也不會流動，這導致了聚四氟乙烯的加工比較困難。傳統(tǒng)制備聚四氟乙烯纖維的方法主要有膜裂紡絲法、糊料擠出法、熔體紡絲法、乳液紡絲法，這些方法得到的纖維直徑比較難控制，并且加入的表面活性劑較多，不利于廣品的性能。
[0006]現有技術中有使用聚乙烯醇和聚四氟乙烯乳液的混合物通過靜電紡絲技術成功制備聚四氟乙烯納米纖維膜，但因所加入的聚乙烯醇太多(30%)，在熱處理過程中無法完全去除而使纖維產生缺陷，影響聚四氟乙烯纖維膜的力學性能，如強度不超過lOMPa，而斷裂伸長率不到100%，而且尚未討論酸堿對該聚四氟乙烯纖維膜的影響。
[0007]因此需要通過改進現有的聚四氟乙烯納米纖維膜的制備方法，以增強聚四氟乙烯纖維膜的拉伸性能以及耐酸堿性，拓寬聚四氟乙烯纖維膜的發(fā)展和應用。
[0008]

【發(fā)明內容】

[0009]針對現有技術的不足，本發(fā)明提供了一種高性能的聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的制備方法。
[0010]本發(fā)明提供了一種通過PEO模板犧牲法制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法，包括如下步驟:
(1)將PTFE乳液與PEO水溶液混合，獲得紡絲混合液；
(2)所述紡絲混合液通過靜電紡絲形成PE0/PTFE初生復合納米纖維膜；
(3)對所述PE0/PTFE初生復合納米纖維膜進行熱處理獲得PTFE納米纖維多孔膜。[0011 ] 在一種優(yōu)選地實施方式中，所述PEO水溶液通過將超高分子量PEO粉末溶解在35?45 °C的水中，攪拌均勻后獲得;所述超高分子量PEO粉末的重均分子量為15?17 g/mol ο
[0012]在一種優(yōu)選地實施方式中，所述步驟(I)中PEO與PTFE的質量比為0.5?10:100。
[0013]在一種優(yōu)選地實施方式中，所述步驟(I)中PEO與PTFE的質量比為2?3:100。
[0014]在一種優(yōu)選地實施方式中，所述PEO水溶液含有3?6 wt°/c^PE0;所述PTFE乳液含有55?65 wt°/c^PTFE。
[0015]在一種優(yōu)選地實施方式中，所述步驟(2)靜電紡絲時電壓為10?30kV;紡絲噴嘴到對置電極收集基板的距離為15?25cm;紡絲流速為0.001?0.005mm/s。
[0016]在一種優(yōu)選地實施方式中，所述步驟(3)的熱處理包括:首先將PE0/PTFE初生復合納米纖維膜置于50?80°C任一溫度條件下干燥0.5?I h;接著在330?450°C的溫度條件下加熱處理5?30min，使PEO分解去除，同時PTFE納米顆粒熔融粘結形成連續(xù)的PTFE納米纖維多孔膜。
[0017]在一種優(yōu)選地實施方式中，所述步驟(3)的熱處理包括:首先將PE0/PTFE初生復合納米纖維膜置于50?80°C任一溫度條件下干燥I?2 h;接著在360?400 °C的溫度條件下加熱處理5?15min，使PEO分解去除，同時PTFE納米顆粒熔融粘結形成連續(xù)的PTFE納米纖維多孔膜。
[0018]本發(fā)明還提供了一種根據上述任意一項所述的制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法制備獲得。
[0019]本發(fā)明還提供了一種上述任意一種聚四氟乙烯納米纖維多孔膜在高性能縫紉線、過濾介質、油水分離和膜蒸餾材料、低磨和抗磨材料以及電氣絕緣部件中的應用;尤其作為過濾介質在普通過濾領域、高溫過濾領域以及惡劣化學環(huán)境中的應用。
[0020]采用本發(fā)明所述的PEO模板法制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜，成功地通過靜電紡絲技術得到PE0/PTFE復合纖維膜，經過高溫熱處理，燒結過程中除去纖維中的PEO制備了PTFE納米纖維多孔膜，該納米纖維多孔膜缺陷少，連續(xù)、密度均勻，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐化學性和機械性能。且PTFE納米纖維多孔膜在100 °(:的強酸強堿的惡劣的化學環(huán)境下浸泡12 h，纖維的形貌和膜的機械性能與浸泡之前對比，幾乎沒有變化，說明了PTFE纖維膜具有優(yōu)異的耐化學性。
[0021]
【附圖說明】
[0022]圖1:為實施例2制備獲得的PTFE納米纖維多孔膜經過酸堿處理前后的SEM圖；
其中(a)條件為未處理；(b)條件為100 °(:在7.14 mol/L—1 H2SO4中浸泡12 h;(c)條件為100 °(:在6 mol/L—1NaOH溶液中浸泡12 h。
[0023]
【具體實施方式】
[0024]除非另有限定，本文使用的所有技術以及科學術語具有與本發(fā)明所屬領域普通技術人員通常理解的相同的含義。當存在矛盾時，以本說明書中的定義為準。
[0025]參選以下本發(fā)明的優(yōu)選實施方法的詳述以及包括的實施例可更容易地理解本公開內容。本文中所用的術語“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它變形，意在覆蓋非排它性的包括。例如，包含所列要素的組合物、步驟、方法、制品或裝置不必僅限于那些要素，而是可以包括未明確列出的其它要素或此種組合物、步驟、方法、制品或裝置所固有的要素。
[0026]本發(fā)明所述重均分子量為聚合物中用不同分子量的分子重量平均的統(tǒng)計平均分子量，符號為Mw。
[0027]本發(fā)明提供了一種通過PEO模板犧牲法制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法，包括如下步驟:
(1)將PTFE乳液與PEO水溶液混合，獲得紡絲混合液；
(2)所述紡絲混合液通過靜電紡絲形成PE0/PTFE初生復合納米纖維膜；
(3)對所述PE0/PTFE初生復合納米纖維膜進行熱處理獲得PTFE納米纖維多孔膜。
[0028]本發(fā)明所述水，優(yōu)選為去離子水或軟水。
[0029]本發(fā)明所述PEO模板犧牲法指將PEO作為模板來制備PTFE納米纖維多孔膜，所述PEO模板在所述制備方法的熱處理步驟中可以被除去。
[0030]PTFE 乳液:
本發(fā)明所述PTFE乳液是聚四氟乙烯通過乳液聚合獲得的水分散液。
[0031 ] 所述PTFE乳液可以直接選擇市售，具體的可以選擇如下乳液中的任一種或幾種的組合:美國3M TF5050Z乳液；美國杜邦TE3859乳液；美國杜邦TE3893乳液；美國杜邦DISP30乳液;美國杜邦TE3875乳液;美國杜邦DISP40乳液;美國杜邦TE9568乳液;美國杜邦FEPD121乳液；美國杜邦DISP33乳液；美國杜邦DISP35乳液;浙江巨化JF-4DCB乳液；浙江巨化JF-4DC-W乳液;浙江巨化JF-4DCD乳液;浙江巨化JF-D202乳液;浙江巨化JF-4DC-A乳液；日本旭硝子AD911乳液；日本旭硝子AD912乳液；日本旭硝子AD938乳液；日本大金D-210C乳液;上海三愛富FR503乳液;上海三愛富FR302乳液;上海三愛富FR303A乳液;上海三愛富FR301B乳液。
[0032]作為本發(fā)明優(yōu)選地實施方式，所述PTFE乳液含有55?65 wt°/c^PTFE。
[0033]PEO:
本發(fā)明所述PEO為聚氧化乙烯，又稱聚環(huán)氧乙烷，是一種結晶性、熱塑性的水溶性聚合物。PEO是白色可流動粉末，分子結構為(CH2CH2O)，此類樹脂活性端基的濃度較低，沒有明顯的端基活性。由于其存在C-O-C鍵，通常具有柔順性，可和電子受體或某些無機電解質形成締合物。此外因氫鍵的形成，又使其成為一種水溶性聚合物。
[0034]本發(fā)明所述PEO水溶液是含有PEO的水分散液，可通過向水中加入PEO粉末，經攪拌混合后獲得。
[0035]作為本發(fā)明優(yōu)選地實施方式，所述PEO為超高分子量的PEO粉末，重均分子量為15?107g/mol，進而優(yōu)選5 X 16 g/mol。
[0036]作為本發(fā)明優(yōu)選地實施方式，所述PEO水溶液含有3?6wt°/c^PE0。
[0037]作為本發(fā)明優(yōu)選地實施方式，所述步驟(I)中PEO與PTFE的質量比為0.5?10:100。
[0038]作為本發(fā)明優(yōu)選地實施方式，所述步驟(I)中PEO與PTFE的質量比為2.5?5:100。
[0039]作為本發(fā)明優(yōu)選地實施方式，所述步驟(I)中PEO與PTFE的質量比為2?3:100。
[0040]作為本發(fā)明優(yōu)選地實施方式，所述步驟(2)靜電紡絲時電壓為10?30kV，紡絲噴嘴到對置電極收集基板的距離為15?25cm，紡絲流速為0.001?0.005mm/s。所述靜電紡絲時使用的設備是北京富友馬科技有限責任公司生產的FM-B型靜電紡織設備(-5?50 kV)0
[0041]進一步地，所述步驟(2)靜電紡絲時電壓為20kV，紡絲噴嘴到對置電極收集基板的距離為20cm，紡絲流速為0.002mm/s ο
[0042]本發(fā)明制備方法中所述熱處理包括低溫干燥熱處理和高溫熱處理。
[0043]作為本發(fā)明優(yōu)選地實施方式，所述步驟(3)的熱處理包括:首先將PE0/PTFE初生復合納米纖維膜置于50?80°C任一溫度條件下干燥0.5?I h;接著在330?450°C的溫度條件下加熱處理5?30min，使PEO分解去除，同時PTFE納米顆粒熔融粘結形成連續(xù)的PTFE納米纖維多孔膜。
[0044]作為本發(fā)明優(yōu)選地實施方式，以90目鋼絲網作為支撐物收集步驟(2)靜電紡絲獲得的PE0/PTFE初生復合納米纖維膜，再放置在烘箱中，在條件下干燥4?7h。
[0045]作為本發(fā)明優(yōu)選地實施方式，通過PEO模板犧牲法制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法，具體包括如下步驟:
(1)將PEO粉末溶解在30?50°C的水中，攪拌混合2?5h，制備獲得質量分數為3?6wt°/4^PE0水溶液，冷卻至室溫且溶液中無氣泡，再加入質量分數為55?65 wt°/4^PTFE乳液，攪拌混合0.5?2h，獲得紡絲混合液；
(2)將步驟(I)獲得的紡絲混合液使用靜電紡絲技術進行紡絲，所述靜電紡絲時的電壓為10?30kV，紡絲噴嘴到對置電極收集基板的距離為15?25cm，紡絲流速為0.001?
0.005mm/s；
(3)收集步驟(2)靜電紡絲后獲得的PE0/PTFE初生復合納米纖維膜，再放置在烘箱中，于50?80 °0任一溫度條件下干燥I?2 h；
(4)將步驟(3)干燥后的復合納米纖維膜置于330?450°C的溫度條件下加熱處理5?30min，使PEO分解去除，同時PTFE納米顆粒熔融粘結，最終獲得連續(xù)的PTFE納米纖維多孔膜。
[0046]本發(fā)明還提供了一種根據上面所述任意一項制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法制備獲得的聚四氟乙烯納米纖維多孔膜。
[0047]以及，所述聚四氟乙烯納米纖維多孔膜在高性能縫紉線、過濾介質、油水分離和膜蒸餾材料、低磨和抗磨材料以及電氣絕緣部件中的應用;尤其作為過濾介質在普通過濾領域、高溫過濾領域以及惡劣化學環(huán)境中的應用。
[0048]所述惡劣化學環(huán)境可以是強酸強堿、強酸強堿加高溫、強酸強堿加高溫高壓等環(huán)境。
[0049]此外，通過強酸強堿處理后的PTFE納米纖維多孔膜的機械性能和未處理前的幾乎沒有變化，可能與PTFE的特殊的化學結構有關，PTFE的化學結構是聚乙烯中全部氫原子被氟原子取代而成。氟原子的負電荷相互排斥形成PTFE的螺旋構象，形成一個緊密的完全“氟代”的保護層，加之F-C鍵鍵能較高，使PTFE表現出其他材料無法比擬的化學穩(wěn)定性。也可能與本發(fā)明選擇的制備方法有關，特殊的模板法有助于獲得結構穩(wěn)定且致密的纖維膜，更好地抵抗酸堿的腐蝕。
[0050]采用本發(fā)明所述的方法制備獲得的聚四氟乙烯納米纖維多孔膜特征如下:膜的孔隙率為30?80%;厚度為15?100 μπι;纖維直徑為50?800 nm;表面孔徑為I?3 μπι;拉伸強度為5?50 MPa;斷裂伸長率為50?700%;所述聚四氟乙烯納米纖維膜連續(xù)、密度均勻，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐化學性和機械性能。
[0051 ] 所述孔隙率可通過氣體吸附-脫附法或壓汞法測試獲得。
[0052]下面通過實施例對本發(fā)明進行具體描述。有必要在此指出的是，以下實施例只用于對本發(fā)明作進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領域的專業(yè)技術人員根據上述本發(fā)明的內容做出的一些非本質的改進和調整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0053]如果沒有其它說明，下面實施例、對比例所用原料都是市售的。所述靜電紡絲時使用的設備是北京富友馬科技有限責任公司生產的FM-B型靜電紡織設備(-5?50 kV)。所述熱處理步驟中330?450°C下的熱處理使用SKGL-1200高溫管式電阻爐進行處理。
[0054]測試與評價:對實施例、對比例制備獲得的納米纖維多孔膜進行機械性能和耐化學腐蝕性能的測試，其中機械性能通過使用深圳三思縱橫科技股份有限公司提供的UTM6500電子萬能試驗機進行測試。具體地，將獲得的納米纖維膜切成1X5 cm2的矩形，稱重，用游標卡尺準確量出膜的寬度和長度，根據PTFE的密度2.3 g/cm3計算出其厚度，拉伸速度設為5 mm/min，進行拉伸測試。
[0055]
原料:
A-1: PTFE乳液，固含61 wt%，美國杜邦DISP33乳液。
[0056]A-2: PTFE乳液，固含60 wt%，浙江巨化JF-4DC-A乳液。
[0057]B-1:PE0粉末，Mw為5 X 16 g/mol，購自百靈威科技有限公司。
[0058]B-2:PEO粉末，Mw為I X 16 g/mol，購自百靈威科技有限公司。
[0059]
實施例1:
一種PTFE納米纖維多孔膜，其使用PEO模板犧牲法制備獲得，其中紡絲混合液中PEO與PTFE的質量比為3:100，通過如下步驟制備獲得:
(1)將PEO粉末B-1溶解在40°C的水中，攪拌混合3h，制備獲得質量分數為4 wt°/c^PE0水溶液，冷卻至室溫且溶液中無氣泡，再加入PTFE乳液A-1，攪拌混合Ih，獲得紡絲混合液；
(2)將步驟(I)獲得的紡絲混合液使用靜電紡絲技術進行紡絲，所述靜電紡絲時的電壓為20kV，紡絲噴嘴到對置電極收集基板的距離為20cm，紡絲流速為0.002mm/s;
(3)收集步驟(2)靜電紡絲后獲得的PE0/PTFE初生復合納米纖維膜，再放置在烘箱中，于70°C條件下干燥Ih;
(4)將步驟(3)干燥后的復合納米纖維膜置于360°C的溫度條件下加熱處理10min，使PEO分解去除，同時PTFE納米顆粒熔融粘結，最終獲得連續(xù)的PTFE納米纖維多孔膜。
[0060]性能表征:所述PTFE納米纖維多孔膜拉伸強度為9.7IMPa，彈性模量為31.79MPa，斷裂伸長率為404.59 %;將所述PTFE納米纖維多孔膜置于7.14 mol/L—1 H2SO4中于100 °(:下處理12 h后，拉伸強度為9.43 MPa，彈性模量為27.88MPa，斷裂伸長率為387.59 %;將所述PTFE納米纖維多孔膜置于6 mol/L—1NaOH中于100 °C下處理12 h后，拉伸強度為9.53MPa，彈性模量為28.15MPa，斷裂伸長率為379.45 %。
[0061]
實施例2: 一種PTFE納米纖維多孔膜，其使用PEO模板犧牲法制備獲得，其中紡絲混合液中PEO與PTFE的質量比為3:100，制備方法與實施例1相同，區(qū)別在于，步驟(4):將步驟(3)干燥后的復合納米纖維膜置于380°C的溫度條件下加熱處理10 min，使PEO分解去除，同時PTFE納米顆粒熔融粘結，最終獲得連續(xù)的PTFE納米纖維多孔膜。
[0062]性能表征:所述PTFE納米纖維多孔膜拉伸強度為14.52MPa，彈性模量為65.89MPa，斷裂伸長率為658.40%;將所述PTFE納米纖維多孔膜置于7.14 mol/L—1 H2SO4于100 °C下處理12 h后，拉伸強度為14.46MPa，彈性模量為66.78MPa，斷裂伸長率為642.12 %;將所述PTFE納米纖維多孔膜置于6 mol/L—1NaOH中于100 °C下處理12 h后，拉伸強度為14.33 MPa,彈性模量為67.20MPa，斷裂伸長率為626.83 %。
[0063]該實施例PTFE納米纖維多孔膜經過酸堿處理前后的SEM圖詳見附圖1，從圖中可以看出在酸堿浸泡12 h前后納米纖維多孔膜的形貌并沒有變化，說明PTFE納米纖維膜具有很強的耐化學腐蝕性。
[0064]
實施例3:
一種PTFE納米纖維多孔膜，其使用PEO模板犧牲法制備獲得，其中紡絲混合液中PEO與PTFE的質量比為3:100，制備方法與實施例1相同，區(qū)別在于，步驟(4):將步驟(3)干燥后的復合納米纖維膜置于400°C的溫度條件下加熱處理10 min，使PEO分解去除，同時PTFE納米顆粒熔融粘結，最終獲得連續(xù)的PTFE納米纖維多孔膜。
[0065]性能表征:所述PTFE納米纖維多孔膜拉伸強度為11.21 MPa，彈性模量為66.1310^，斷裂伸長率為545.31 %;將所述PTFE納米纖維多孔膜置于7.14 mol/L—1 H2SO4于100 °C下處理12 11后，拉伸強度為10.9710^，彈性模量為67.2610^，斷裂伸長率為529.33%;將所述PTFE納米纖維多孔膜置于6 mol/L—1NaOH中于100 °C下處理12 h后，拉伸強度為
11.08MPa，彈性模量為67.59MPa，斷裂伸長率為531.71 %。
[0066]
實施例4:
一種PTFE納米纖維多孔膜，其使用PEO模板犧牲法制備獲得，其中紡絲混合液中PEO與PTFE的質量比為3:100，制備方法與實施例1相同，區(qū)別在于，步驟(4):將步驟(3)干燥后的復合納米纖維膜置于410°C的溫度條件下加熱處理10 min，使PEO分解去除，同時PTFE納米顆粒熔融粘結，最終獲得連續(xù)的PTFE納米纖維多孔膜。
[0067]性能表征:所述PTFE納米纖維多孔膜拉伸強度為10.37 MPa，彈性模量為66.5210^，斷裂伸長率為422.56 %;將所述PTFE納米纖維多孔膜置于7.14 mol/L—1 H2SO4于100 °C下處理12 h后，拉伸強度為10.23 10^，彈性模量為67.3410^，斷裂伸長率為412.87%;將所述PTFE納米纖維多孔膜置于6 mol/L—1NaOH中于100 °C下處理12 h后，拉伸強度為10.12MPa，彈性模量為67.92MPa，斷裂伸長率為418.71 %。
[0068]
實施例5:
一種PTFE納米纖維多孔膜，其使用PEO模板犧牲法制備獲得，其中紡絲混合液中PEO與PTFE的質量比為3:100，制備方法與實施例2相同，區(qū)別在于，步驟(4):將步驟(3)干燥后的復合納米纖維膜置于380°C的溫度條件下加熱處理5 min，使PEO分解去除，同時PTFE納米顆粒熔融粘結，最終獲得連續(xù)的PTFE納米纖維多孔膜。
[0069]性能表征:所述PTFE納米纖維多孔膜拉伸強度為12.38 MPa，彈性模量為64.99MPa，斷裂伸長率為525.78%。
[0070]
實施例6:
一種PTFE納米纖維多孔膜，其使用PEO模板犧牲法制備獲得，其中紡絲混合液中PEO與PTFE的質量比為3:100，制備方法與實施例2相同，區(qū)別在于，步驟(4):將步驟(3)干燥后的復合納米纖維膜置于380°C的溫度條件下加熱處理20min，使PEO分解去除，同時PTFE納米顆粒熔融粘結，最終獲得連續(xù)的PTFE納米纖維多孔膜。
[0071]性能表征:所述PTFE納米纖維多孔膜拉伸強度為13.86 MPa，彈性模量為66.26MPa，斷裂伸長率為483.36%。
[0072]
實施例7:
一種PTFE納米纖維多孔膜，其使用PEO模板犧牲法制備獲得，其中紡絲混合液中PEO與PTFE的質量比為3:100，制備方法與實施例2相同，區(qū)別在于，步驟(4):將步驟(3)干燥后的復合納米纖維膜置于380°C的溫度條件下加熱處理30 min，使PEO分解去除，同時PTFE納米顆粒熔融粘結，最終獲得連續(xù)的PTFE納米纖維多孔膜。
[0073]性能表征:所述PTFE納米纖維多孔膜拉伸強度為10.85 MPa，彈性模量為67.80MPa，斷裂伸長率為424.21 %。
[0074]綜上所述，采用本發(fā)明所述的PEO模板法制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜，成功地通過靜電紡絲技術得到PE0/PTFE復合纖維膜，經過高溫熱處理，燒結過程中除去纖維中的PEO制備了 PTFE納米纖維多孔膜，PTFE纖維缺陷少，具有更好的機械性能。且PTFE納米纖維多孔膜在100 °(:的強酸強堿的惡劣的化學環(huán)境下浸泡12 h，纖維的形貌和膜的機械性能與浸泡之前對比，幾乎沒有變化，說明了PTFE纖維膜具有優(yōu)異的耐化學性。PTFE的熱分解溫度高，電紡PTFE纖維膜在高溫過濾和惡劣化學環(huán)境過濾領域具有非常大的潛在應用。
[0075]前述的實例僅是說明性的，用于解釋本公開的特征的一些特征，本領域技術人員可以借鑒本文內容，適當改進工藝參數實現。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明。本發(fā)明的方法及應用已經通過較佳實施例進行了描述，相關人員明顯能在不脫離本
【發(fā)明內容】
、精神和范圍內對本文所述的方法和應用進行改動或適當變更與組合，來實現和應用本發(fā)明技術。
【主權項】
1.一種通過PEO模板犧牲法制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將PTFE乳液與PEO水溶液混合，獲得紡絲混合液； (2)所述紡絲混合液通過靜電紡絲形成PE0/PTFE初生復合納米纖維膜； (3 )對所述PE0/PTFE初生復合納米纖維膜進行熱處理獲得PTFE納米纖維多孔膜。2.根據權利要求1所述的制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法，其特征在于，所述PEO水溶液通過將超高分子量PEO粉末溶解在35?45°C的水中，攪拌均勻后獲得;所述超高分子量PEO粉末的重均分子量為15?17 g/mol。3.根據權利要求1所述的制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法，其特征在于，所述步驟(I)中PEO與PTFE的質量比為0.5?10:100。4.根據權利要求1所述的制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法，其特征在于，所述步驟(I)中PEO與PTFE的質量比為2?3:100。5.根據權利要求1所述的制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法，其特征在于，所述PEO水溶液含有3?6wt°/c^PE0 ；所述PTFE乳液含有55?65wt°/c^PTFE。6.根據權利要求1所述的制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法，其特征在于，所述步驟(2)靜電紡絲時電壓為10?30kV;紡絲噴嘴到對置電極收集基板的距離為15?25cm;紡絲流速為 0.001 ?0.005mm/s。7.根據權利要求1所述的制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法，其特征在于，所述步驟(3)的熱處理包括:首先將PE0/PTFE初生復合納米纖維膜置于50?80 °C任一溫度條件下干燥0.5?Ih;接著在330?450°C的溫度條件下加熱處理5?30min，使PEO分解去除，同時PTFE納米顆粒熔融粘結形成連續(xù)的PTFE納米纖維多孔膜。8.根據權利要求7所述的制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法，其特征在于，所述步驟(3)的熱處理包括:首先將PE0/PTFE初生復合納米纖維膜置于60?80 °C任一溫度條件下干燥I?2h;接著在360?400 °(:的溫度條件下加熱處理5?15min，使PEO分解去除，同時PTFE納米顆粒熔融粘結形成連續(xù)的PTFE納米纖維多孔膜。9.根據權利要求1?8中任意一項所述的制備聚四氟乙烯納米纖維多孔膜的方法制備獲得的聚四氟乙烯納米纖維多孔膜。10.權利要求9所述的聚四氟乙烯納米纖維多孔膜在高性能縫紉線、過濾介質、油水分離和膜蒸餾材料、低磨和抗磨材料以及電氣絕緣部件中的應用;尤其作為過濾介質在普通過濾領域、高溫過濾領域以及惡劣化學環(huán)境中的應用。
【文檔編號】D04H3/007GK105862256SQ201610367113
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】侯豪情, 馮艷, 周小平, 王 琦, 呂曉義
【申請人】江西先材納米纖維科技有限公司