一种聚四氟乙烯纤维膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚四氟乙烯纤维膜及其制备方法和应用，该聚四氟乙烯纤维膜的制备方法包括：取包括聚四氟乙烯乳液、辅助成膜剂的原料混合制备混合液，而后干燥制备膜材，再进行烧结分解所述辅助成膜剂，制得聚四氟乙烯纤维膜。通过以上方法制得PTFE纤维膜具有优异的抗蛋白粘附性、疏水性和生物相容性；可通过调节PTFE和辅助成膜剂的用量比，实现纤维膜孔径的调控，从而拓宽PTFE纤维膜的应用领域；且该制备方法工艺及设备简单，具有工业化生产的潜能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种聚四氟乙烯纤维膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纤维膜材料
，尤其是涉及一种聚四氟乙烯纤维膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]众所周知，超疏水材料聚四氟乙烯(poly(tetrafluoroethylene),PTFE)由于大量的C
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C键和C
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F键，从而展现出优异的化学稳定性、出色的热稳定性和低表面摩擦性。因此，PTFE制备的膜材料具有超疏水性、良好耐热性以及卓越的防污能力。得益于诸多独特的性质，PTFE膜在化学分离、废水处理、膜接触器(MC)等领域大放异彩。
[0003]PTFE难以直接形成膜材料，究其原因归因于其具有良好的耐溶剂性和高熔解粘度。传统商用PTFE膜的制备通常采用机械拉伸或冷挤成型等工艺，这赋予膜具有较低的孔隙率。然而，挤压成型工艺制备PTFE纤维膜需要求大量的助剂(如润滑剂)，同时不可避免会产生大量的环境污染。此外，其他方法需笨重且昂贵的设备生产。聚乙烯醇(poly(vinyl alcohol),PVA)因具有良好的生物相容性、原料廉价易得、成膜性等优点而被广泛研究。现有研究者通过将PVA溶液和PTFE乳液以一定比例混合，采用静电纺丝
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烧结工艺制备PTFE纤维膜，但该方法需要昂贵且笨重的纺丝机，同时高电压伴随着一定的危险性。近十年来，PTFE纤维膜的研究取得了长足进步，然而只局限于实验室的研究，难以规模化生产。因此，亟需寻找一种简单、快速且有效的方法制备兼具可产业化和纳米孔径可广泛调控的PTFE纤维膜。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种聚四氟乙烯纤维膜及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术的第一方面，提出了一种聚四氟乙烯纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1、取包括聚四氟乙烯乳液、辅助成膜剂的原料混合制备混合液；
[0007]S2、将所述混合液干燥制得膜材；
[0008]S3、将所述膜材进行烧结分解所述辅助成膜剂，制得聚四氟乙烯纤维膜。
[0009]根据本专利技术实施例的聚四氟乙烯纤维膜的制备方法，至少具有以下有益效果：该制备方法通过采用包括聚四氟乙烯(PTFE)乳液和辅助成膜剂的原料混合制成混合液，而后通过干燥
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烧结制备PTFE纤维膜，其制备工艺及设备简单，具有工业化生产的潜能；在制备过程中，辅助成膜剂可通过烧结分解除去，以形成纳米孔径，进而可通过调节PTFE和辅助成膜剂的用量比，实现纤维膜孔径的调控，从而拓宽了PTFE纤维膜的应用领域；且所制得PTFE纤维膜具有优异的抗蛋白粘附性、疏水性和生物相容性。
[0010]步骤S1中，辅助成膜剂的选择需兼具结晶性和成膜性，且一般选择水溶性结晶聚合物。在本专利技术的一些实施方式中，辅助成膜剂选自聚乙烯醇(PVA)。聚乙烯醇(PVA)作为辅助成膜剂，其可辅助聚四氟乙烯低温(25～60℃)成膜，并且后续可通过烧结去除，进而可起
到辅助成孔的作用。优选地，步骤S1中，将所述辅助成膜剂溶于溶剂制成辅助成膜剂溶液，而后与其他原料混合制备混合液；由于PTFE乳液通常为水分散液，有机溶剂溶解的物质加入到乳液中会发生分层现象，并且部分有机溶剂有毒，而水作为环保型绿色溶剂，因而优选水作为溶剂。
[0011]另外，辅助成膜剂的用量对成膜及所成膜的性能均有影响，若辅助成膜剂含量过低，则难以成膜；而若其含量过高，则后续烧结时间将会延长，较长的烧结时间会导致纤维膜表面平均粗糙度降低，进而导致疏水性减小，因此，需控制聚四氟乙烯与辅助成膜剂的用量配比在适当范围。在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述混合液中聚四氟乙烯与辅助成膜剂的干重比为(1～12)：1。
[0012]聚四氟乙烯乳液具体可采用质量分数为60％的聚四氟乙烯乳液；辅助成膜剂可预先溶于水制成质量分数为5～10％的辅助成膜剂水溶液，聚四氟乙烯乳液与辅助成膜剂水溶液的质量比可控制在1：(1～5)；而后将聚四氟乙烯乳液和辅助成膜剂水溶液在40℃条件下混合搅拌制得混合液。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述原料还包括辅助成孔剂，辅助成孔剂的分解温度不高于步骤S3中烧结过程的烧结温度，从而在烧结过程可同时分解去除辅助成孔剂。优选地，所述辅助成孔剂可采用水溶性高分子材料，具体可选自聚氧化乙烯、普鲁兰多糖、聚丙烯酸中的至少一种。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述混合液中，聚四氟乙烯、辅助成膜剂和辅助成孔剂的干重比为(1～12)：1：(0.5～1)。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，干燥过程的干燥温度为25～60℃，干燥时间可控制在30～120min。若辅助成膜剂采用PVA溶液，其在低温条件下干燥，可赋予其侧链羟基官能团具有良好的取向，羟基的取向有利于形成结晶区，进而可在聚合物链间形成带有少量水的结晶区，从宏观上来说，液态溶液可转化成稳定的PVA膜，基于此，通过将PVA与PTFE作为原料混合配制混合液，进而通过干燥
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烧结制备PTFE纤维膜。
[0016]另外，步骤S2中，膜材制备具体可将混合液置于模具上，进而烘干制得膜材；所采用的模具可为平板模具或具有容置腔体的模具；若采用平板模具，可通过将混合液涂覆于平板模具的表面，而后干燥制得膜材；若采用具有容置腔体的模具，可直接将混合液倒入模具的容置腔体内，再干燥制得模具。而采用具有容置腔体的模具可更好地控制膜材的厚度，利于保证膜材厚度的均匀性。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S3中，烧结过程的烧结温度为340～420℃，烧结时间为20～120min；优选地，烧结过程的升温速率可控制在1～5℃/min。
[0018]本专利技术的第二方面，提出了一种聚四氟乙烯纤维膜，其由以上任一种聚四氟乙烯纤维膜的制备方法制得；优选地，所述聚四氟乙烯纤维膜的孔径为50～600nm，孔隙率为83～89％。
[0019]本专利技术的第三方面，提出了以上任一种聚四氟乙烯纤维膜在化学分离、废水处理或膜接触器中的应用。
[0020]本专利技术的第四方面，提出了一种过滤元件，包括以上任一种聚四氟乙烯纤维膜。
附图说明
[0021]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明，其中：
[0022]图1为实施例1中PTFE纤维膜的制备工艺流程图；
[0023]图2为对比例3中所制得PTFE/PVA膜材的照片；
[0024]图3为实施例1所制得PTFE纤维膜的表面形貌图；
[0025]图4为实施例2所制得PTFE纤维膜的表面形貌图；
[0026]图5为实施例3所制得PTFE纤维膜的表面形貌图；
[0027]图6为实施例4所制得PTFE纤维膜的表面形貌图；
[0028]图7为对比例1商业PTFE膜的表面形貌图；
[0029]图8为实施例1所制得PTFE纤维膜的抗蛋白粘附性测试结果图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚四氟乙烯纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、取包括聚四氟乙烯乳液、辅助成膜剂的原料混合制备混合液；S2、将所述混合液干燥制备膜材；S3、将所述膜材进行烧结分解所述辅助成膜剂，制得聚四氟乙烯纤维膜。2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述辅助成膜剂选自聚乙烯醇；优选地，步骤S1中，将所述辅助成膜剂溶于溶剂制成辅助成膜剂溶液，而后与其他原料混合制备混合液。3.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述混合液中聚四氟乙烯与辅助成膜剂的干重比为(1～12)：1。4.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述原料还包括辅助成孔剂；优选地，所述辅助成孔剂选自聚氧化乙烯、普鲁兰多糖、聚丙烯酸中的至少一种。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李平，叶东华，孙志远，林晨，郑立新，李珺，周金生，
申请(专利权)人：深圳华源再生医学有限公司，
类型：发明
国别省市：