一種親水性雙向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及薄膜的技術領域，具體地提供一種親水性雙向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜。
【背景技術】
[0002]經雙向拉伸成型的聚四氟乙烯微孔薄膜可形成“原纖-結點”的微觀結構，由大量微孔組成，加上聚四氟乙烯材料本身具有耐酸堿、耐腐蝕、耐高溫等特性，因此廣泛用于空氣和水過濾凈化領域。但在水過濾領域，需要親水性的薄膜，聚四氟乙烯本身具有強疏水性，因此需要親水改性。目前關于PTFE材料表面親水化改性的方法已有大量報道。主要方法有化學接枝親水基團法、高能輻射(電子束等)引發接枝親水基團法、等離子體作用引入表面羥基和羧基等方法。然而這些方法存在設備昂貴、改性效果不佳等技術問題。
[0003]例如CN102872732A(2013-1-16)公開了一種聚四氟乙烯微孔膜的親水改性方法，使用含氟聚醚多元醇溶液浸潤聚四氟乙烯微孔膜，然后在一定的條件下同多異氰酸酯在聚四氟乙烯微孔膜聚合反應生成一種親水性交聯網絡聚氨酯聚合物，而制得親水性的聚四氟乙烯微孔膜，然而該薄膜的整體親水性有待改進。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種可一次成型、賦予薄膜整體親水性能的親水性雙向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜。
[0005]本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的:
一種親水性雙向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜，薄膜的水通量為1200-3000公斤/小時?平方米(壓力I公斤力/平方厘米)；所述聚四氟乙烯微孔薄膜的加工方法包括以下步驟:
(1)混料:將聚四氟乙烯樹脂粉末、液體潤滑油和無機鹽粉末按重量比為1:0.2-0.28:
0.01-0.2混和均勻，在40-80°C的溫度下靜置10-16小時，形成聚四氟乙烯物料；所述聚四氟乙烯樹脂粉末的示差掃描量熱法測試結晶度為98-99.9%、數均分子量為200-1000萬；
(2)壓坯與壓延:將所述聚四氟乙烯物料在30-50°C下，在壓坯機上壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機在40-60°C的溫度下擠出棒狀物，然后經壓延機在40-60°C下壓延成聚四氟乙烯基帶；
(3)縱向拉伸:將所述聚四氟乙烯基帶在180-300°C的烘箱中進行縱向拉伸，獲得脫脂基帶;
(4)橫向拉伸和熱定型:將所述脫脂基帶在180-210°C下橫向拉伸，然后在250-380°C燒結定型，燒結時間20-80秒，得到熱定型薄膜。
[0006]聚四氟乙稀樹脂粉末可米用市售產品，如日本大金公司F106、日本旭硝子公司⑶123的產品。根據本發明薄膜加工工藝，采用原料中共混無機鹽的方法，一則無機鹽提供親水性，二是無機鹽在薄膜加工過程中能保持穩定，不老化。由此獲得親水性雙向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜，無機鹽賦予薄膜整體親水性。薄膜在使用過程中，無機鹽會溶解到水中，但只要將薄膜永久放置在水環境中，在一定的外壓下，水會持續透過薄膜，不會影響到薄膜的使用性。由于采用共混法，薄膜可一次成型，不需進行后續的改性工作。
[0007]作為優選，所述無機鹽粉末為碳酸鈉粉末或碳酸鈣粉末。
[0008]選用特定的無機鹽粉末，可獲得親水性能好的聚四氟乙烯微孔薄膜，并且有助于制備時的雙向拉伸。
[0009]作為優選，所述液體潤滑油為液體石蠟、石油醚、煤油中的一種。
[0010]作為優選，所述聚四氟乙烯微孔薄膜的加工方法還包括將所述熱定型薄膜噴淋冷卻水，獲得薄膜橫向收縮率小于2%和縱向收縮率小于3%的聚四氟乙烯微孔薄膜，具體噴淋方法是所述冷卻水溫度為10-20°C，冷卻水噴淋時間5-20秒，水壓1000 -10000帕，使熱定型后的薄膜迅速降至20°C。
[0011]由于在薄膜熱定型后采用冷卻水處理，迅速降低薄膜溫度，冷卻時間短，效果好，工藝簡單，處理成本低；在使用或存儲過程中，在保持良好親水性能的同時，不會因薄膜尺寸收縮而降低孔徑，因此薄膜的橫向和縱向尺寸得以保持。
[0012]作為優選，所述碳酸鈉粉末為納米級碳酸鈉親水材料，具體制備方法為:將納米級碳酸鈉、質量濃度為95%的乙醇、水合聯氨溶液、十二烷基磺酸鈉與冠醚按照質量比1: (1-2):(0.02-0.05): (10-30): (0.01-0.03)置于密閉容器中，實用超聲儀分散，抽濾，形成初級親水材料，然后把初級親水材料用無水乙醇繼續抽濾10-30小時，經真空干燥后得到納米級碳酸鈉親水材料。
[0013]采用該方法制備的納米級碳酸鈉親水材料對制備具有良好親水性和雙向拉伸的尺寸穩定性好的聚四氟乙烯微孔薄膜具有協同增效作用。
[0014]作為優選，在進行超聲儀分散后，把氮氣通入密閉容器，在溫度為40-70°C加熱攪拌 15-30min。
[0015]作為優選，所述納米級碳酸鈉、質量濃度為95%的乙醇、水合聯氨溶液、十二烷基磺酸鈉與冠醚的質量比為1:1.5:0.04:16:0.02ο
[0016]作為優選，在所述混料步驟和壓坯與壓延步驟之間還包括預烘步驟，具體是將所述聚四氟乙烯物料置于30-40°C的恒溫箱中靜置12-24h。預烘步驟能提高薄膜親水性能和雙向尺寸的穩定性能。
[0017]作為優選，所述步驟(I)中的聚四氟乙烯樹脂粉末、液體潤滑油和碳酸鈉粉末的重量比為 I:0.25:0.018。
【具體實施方式】
[0018]實施例一:
1、混料:將聚四氟乙烯樹脂粉末、液體石蠟、碳酸鈉粉末按照重量比為1:0.2:0.01的比例混和均勻，在40°C的溫度下靜置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；
2、壓坯與壓延:將聚四氟乙烯物料在30°C下在壓坯機上壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機在40°C的溫度下擠出棒狀物，然后經壓延機在40°C下壓延成聚四氟乙烯基帶；
3、縱向拉伸:將聚四氟乙烯基帶在180°C烘箱中縱向拉伸，獲得脫脂基帶；
4、橫向拉伸和熱定型:將所述脫脂基帶在180°C下橫向拉伸，然后在380°C燒結定型，燒結時間20秒，得到熱定型薄膜。
[0019]通過上述方法制備的親水性聚四氟乙烯微孔薄膜材料，水通量為1200公斤/小時.平方米(壓力I公斤力/平方厘米)。
[0020]實施例二:
1、混料:將聚四氟乙烯樹脂粉末、石油醚、碳酸鈉粉末按照重量比為1:0.28:0.2的比例混和均勻，在80°C的溫度下靜置10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；
2、壓坯與壓延:將聚四氟乙烯物料在50°C下在壓坯機上壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機在60°C的溫度下擠出棒狀物，然后經壓延機在60°C下壓延成聚四氟乙烯基帶；
3、縱向拉伸:將聚四氟乙烯基帶在300°C烘箱中縱向拉伸，獲得脫脂基帶；
4、橫向拉伸和熱定型:將所述脫脂基帶在210°C下橫向拉伸，然后在250°C燒結定型，燒結時間80秒，得到熱定型薄膜；
通過上述方法制備的聚四氟乙烯微孔薄膜材料，水通量為2500公斤/小時.平方米(壓力I公斤力/平方厘米)。
[0021]實施例三:
1、混料:將聚四氟乙烯樹脂粉末、煤油、碳酸鈉粉末按照重量比為1:0.25:0.1的比例混和均勻，在60°C的溫度下靜置12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；
2、壓坯與壓延:將聚四氟乙烯物料在40°C下在壓坯機上壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機在50°C的溫度下擠出棒狀物，然后經壓延機在50°C下壓延成聚四氟乙烯基帶；
3、縱向拉伸:將聚四氟乙烯基帶在220°C烘箱中縱向拉伸，獲得脫脂基帶；
4、橫向拉伸和熱定型:將所述脫脂基帶在200°C下橫向拉伸，然后在280°C燒結定型，燒結時間60秒，得到熱定型薄膜；
通過上述方法制備的聚四氟乙烯微孔薄膜材料，水通量為2000公斤/小時.平方米(壓力I公斤力/平方厘米)。
[0022]實施例四
同實施例一，不同的是聚四氟乙烯樹脂粉末、液體潤滑油和碳酸鈉粉末的重量比為1:0.25:0.018。
[0023]在混料步驟和壓坯與