PTFE微孔膜物理親水改性研究.pdf

1、利用膜對(duì)顆粒的吸附、截留和篩分作用進(jìn)行分離的微濾技術(shù)得到迅速發(fā)展。在眾多的膜材料中,聚四氟乙烯(PTFE)微孔薄膜由于其耐酸、耐堿、耐高溫、微孔結(jié)構(gòu)可調(diào)控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于環(huán)保、過濾、紡織、醫(yī)療、軍事等方面。但由于PTFE表面能低,表面潤(rùn)濕性差,影響了其在過濾領(lǐng)域的應(yīng)用,因此薄膜的親水改性成為研究熱點(diǎn)。
　　 本文在深入分析包括鈉-萘化學(xué)處理等在內(nèi)的傳統(tǒng)化學(xué)改性對(duì)材料本體性能影響大的基礎(chǔ)上,提出了物理改性的思路。依賴分子間

2、作用力在PTFE微孔膜表面吸附沉積Fe3+,再在沉積層上聚合親水性單體并形成配位鍵合,在基本不影響薄膜本體性能的前提下,對(duì)PTFE微孔膜進(jìn)行物理親水改性。通過FTIR、SEM、ζ電位分析、超聲振蕩、接觸角、水通量等手段研究了改性薄膜的結(jié)構(gòu)和性能。結(jié)果表明,PTFE薄膜的親水性能得到了顯著的提高。
　　 主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論:
　　 (1)超聲振蕩和FTIR實(shí)驗(yàn)表明,Fe(OH)3膠體可牢度地吸附在PTFE膜上,二者之間通過

3、分子間作用力結(jié)合。吸附降低了薄膜與水的接觸角,提高了表面張力。最佳吸附條件為:浸漬液為,20mL.,沸水/FeCl3溶液(1mol/L)7.5mL/NaOH溶液(2mol/L)1.5mL;浸漬時(shí)間20h、浸漬溫度15℃。
　　 (2)依據(jù)電負(fù)性及離子半徑對(duì)溶液離子特性與吸附作用進(jìn)行理論分析,通過ζ電位測(cè)試MgCl2和CuCl2等溶液進(jìn)行理論驗(yàn)證,認(rèn)為由于Fe3+具有大的電負(fù)性以及比H+的離子半徑大的特點(diǎn),賦予了PTFE與Fe3+

4、之間較強(qiáng)的親合力;與Cu(OH)2比較,水解能力強(qiáng)的Fe3+容易形成膠體,可牢固吸附到PTFE薄膜上。
　　 (3)為了進(jìn)一步提高Fe(OH)3膠體吸附后PTFE薄膜的親水性能,再聚合丙烯酸(AA)親水性單體。采用FTIR分析了聚丙烯酸(PAA)與Fe(OH)3之間的鍵合作用,認(rèn)為PAA與Fe(OH)3通過橋式配位相連接。
　　 (4)實(shí)驗(yàn)研究了單體AA濃度、引發(fā)劑(NH4)2S2O8用量、聚合溫度和時(shí)間等對(duì)薄膜增重率的

5、影響,建立了膜增重率與水通量問的關(guān)系。最佳聚合條件為:AA濃度25％,(NH4)2S2O8用量1％(占單體重量),聚合溫度60℃,聚合時(shí)間60min。此時(shí)薄膜增重率為7.9％,薄膜與水的接觸角由146°降至76°,表面張力由1.15×10-2N.m-1增大到5.92x10-2N.m-1,水通量從0增大至0.069 m3.m-2.h-1,薄膜的親水改性效果顯著,水透過性能得到改善。
　　 該方法不僅拓寬了PTFE薄膜親水改性途徑,