一種分離膜表面疏水、疏油的改性方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料、化工領(lǐng)域，涉及分離膜制備及改性領(lǐng)域，具體的，涉及一種制備聚四氟乙烯多孔膜的方法，特別是同時具有疏水性和疏油性的聚四氟乙烯多孔膜材料的改性制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膨體聚四氟乙烯(e-PTFE)多孔膜具有良好的耐高溫、耐腐蝕性能，是典型的疏水性材料，可應(yīng)用于工業(yè)除塵、廢水處理等領(lǐng)域。但應(yīng)用過程中常出現(xiàn)油污堵等問題，如工業(yè)燃油煙氣的含油量較高，易于粘附在膜層而導(dǎo)致反吹過程不能有效將濾餅層去除，從而影響到煙氣的處理量及濾膜使用壽命；用于含油廢水的處理過程，油粘附在膜表面而影響出水水質(zhì)和膜通量。針對上述問題，通過聚四氟乙烯的表面改性使其表面能更低，表面結(jié)構(gòu)更有利于形成對油層的不浸潤效果是當下亟需解決的問題。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，中國實用專利CN 203095961 U通過在聚四氟乙烯貼膜表面構(gòu)建二級納微結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)貼膜表面的疏水、疏油改性，該發(fā)明利用模具熱壓的方法，在平板貼膜表面制備一、二級凸包型結(jié)構(gòu)，制備過程復(fù)雜，且基材為實心平板膜；中國發(fā)明專利CN103011063 A通過模版法對平板基材進行預(yù)處理制備納微結(jié)構(gòu)表面，再通過毛細成形法制備二次凹槽獲取疏油表面，該發(fā)明對實心平板無孔基材進行處理，預(yù)處理過程要求較為苛亥IJ，且這種結(jié)構(gòu)不能透過空氣，不能實現(xiàn)氣固分離。美國BHA科技公司申請的中國發(fā)明專利CN 1927575A公開了具有疏油性質(zhì)的復(fù)合膜的制備方法，該專利通過在原纖維上沉淀涂料獲得疏油結(jié)構(gòu)，采用粘滯性氣體作為涂料的溶劑施加到基材表面，獲得一般疏油表面。
[0004]由于多孔聚四氟乙烯膜孔道較大，采用結(jié)構(gòu)控制來提高疏油性很難行通，因此，本發(fā)明著重于降低多孔膜的表面能，同時制備一定的納微結(jié)構(gòu)，從而獲得超疏水、疏油的多孔膜。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了達到發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種分離膜表面疏水、疏油的改性方法，其中，對聚四氟乙烯多孔膜進行改性步驟如下:
(1)采用原子層沉積法(ALD)處理聚四氟乙烯多孔膜表面，獲得納微顆粒包覆的聚四氟乙烯網(wǎng)狀纖維材料，
(2)采用等離子體處理處理步驟(I)所述材料后，
(3)將該材料置于全氟單體液浸泡后取出并擦除表面多余單體液，
(4)將潮濕的材料再進行等離子體處理。
[0006]一種分離膜表面疏水、疏油的改性方法，對聚四氟乙烯多孔膜進行改性步驟如下:
(I)采用原子層沉積法(ALD)處理聚四氟乙烯多孔膜表面，獲得納微顆粒包覆的聚四氟乙烯網(wǎng)狀纖維材料，
(2)采用等離子體處理步驟(I)所述材料后，
(3)將該材料置于全氟單體液浸泡后取出并擦除表面多余單體液，
(4)將潮濕的材料再進行等離子體處理。
[0007]其中，步驟(2)等離子體處理氣氛環(huán)境為氧氣氛圍。
[0008]本發(fā)明所述的方法，其中，步驟(I)所述原子沉積法處理的具體步驟為(a)將待改性聚四氟乙烯多孔膜置于ALD沉積儀反應(yīng)腔內(nèi)，干燥0.5-1 h，(b)采用暴露模式，沉積溫度1500C ~250°C，沉積次數(shù) 50~150 次。
[0009]本發(fā)明所述的方法，其中，所述沉積物為Zn0、Al203、Zr02、Ti02中的一種。
[0010]本發(fā)明所述的方法，其中，步驟(2)所述的等離子體處理方法為，將材料置于等離子體腔體內(nèi)，處理150s~600s，真空度為-99.0KPa—99.9KPa，處理功率為50W~100W。
[0011]本發(fā)明所述的方法，其中，步驟(3)所述氟單體為全氟烷基乙基丙烯酸酯、全氟烷基二氣娃燒中的一種。
[0012]本發(fā)明所述的方法，其中，步驟(4)所述等離子體處理步驟為，將步驟(3)得到的材料置于等離子體腔體內(nèi)，在空氣、氬氣或者氦氣氣氛下處理150s~600s，真空度為-99.0KPa—99.9KPa，處理功率 30W~100W。
[0013]本發(fā)明所述方法得到聚四氟乙烯多孔膜材料，所述材料的水接觸角大于130° ，油接觸角大于100° 。
[0014]本發(fā)明所述的材料可應(yīng)用于氣固分離、家用空氣凈化器、油水分離等。
[0015]一種分離膜表面疏水、疏油的改性方法，采用上述任一所述的方法對聚四氟乙烯膜進行改性。
【附圖說明】
[0016]圖1為實施例1所述未改性的聚四氟乙烯多孔膜電鏡圖。
[0017]圖2為實施例1所述改性后的聚四氟乙烯多孔膜片電鏡圖。
[0018]圖3為實施例1所述改性前與改性后的聚四氟乙烯多孔膜紅外對比圖。
[0019]圖4A為實施例1所述改性前聚四氟乙烯多孔膜的水接觸角。
[0020]圖4B為實施例1所述改性后聚四氟乙烯多孔膜的水接觸角。
[0021]圖4C為實施例1所述改性前聚四氟乙烯多孔膜的油接觸角。
[0022]圖4D為實施例1所述改性后聚四氟乙烯多孔膜的油接觸角。
[0023]圖5為實施例1所述改性前后聚四氟乙烯多孔膜的氣體通量對比圖。
[0024]實施例1
本實施例說明該材料的改性合成方法
(I)將孔徑為5 μπι的聚四氟乙烯多孔膜置于ALD沉積儀的反應(yīng)腔內(nèi)，使樣品在真空條件下干燥半小時，實驗采用暴露模式，以保證前驅(qū)體能夠充分的吸附與擴散，二乙基鋅作為沉積ZnO的前驅(qū)體，沉積溫度150°C ~250°C，沉積次數(shù)50~150次。
[0025](2)將沉積過的膜片置于等離子體腔體內(nèi)，在氧氣氛環(huán)境下處理150s~600s，真空度為-99.0KPa—99.9KPa，處理功率為 50W~100W。
[0026](3)將經(jīng)過步驟(2)處理的膜片置于全氟單體液中，5s~5min后擦干置于等離子處理腔內(nèi)，空氣氛下處理150s~600s，真空度為-99.0KPa—99.9KPa，處理功率30W~100W。
[0027]實施例2
本實施例說明該材料的又一改性合成方法
(I)將孔徑為5 μπι的聚四氟乙烯多孔膜置于ALD沉積儀的反應(yīng)腔內(nèi)，使樣品在真空條件下干燥半小時，實驗采用暴露模式，以保證前驅(qū)體能夠充分的吸附與擴散，異丙醇鈦作為沉積打02的前驅(qū)體，采用暴露模式，沉積溫度150°C ~250°C，沉積次數(shù)50~150次。
[0028](2)將沉積過的膜片置于等離子體腔體內(nèi)，在氧氣氛環(huán)境下處理150s~600s，真空度為-99.0KPa—99.9KPa，處理功率為 50W~100W。
[0029](3)將經(jīng)過步驟(2)處理的膜片置于全氟單體液中，5s~5min后擦干置于等離子處理腔內(nèi)，空氣氛下處理150s~600s，真空度為-99.0KPa—99.9KPa，處理功率30W~100W。
[0030]實施例3