[发明专利]一种聚四氟乙烯中空纤维膜表面亲水化改性的方法

说明书

本发明公开了一种聚四氟乙烯中空纤维膜表面亲水化改性的方法。该方法先将聚四氟乙烯中空纤维膜浸渍于含亲水基团的溶液中，使膜表面涂布一层亲水性物质；然后利用射频等离子体对聚四氟乙烯中空纤维膜进行处理，对膜体本身和膜表面的亲水性物质同时进行轰击、刻蚀，以产生活性自由基，进而将亲水基团引发接枝到聚四氟乙烯中空纤维膜膜体上，形成稳定的亲水层。本发明的方法在不影响PTFE中空纤维膜的固有优良性能的同时，对膜表面进行亲水化改性，使PTFE膜表面的亲水性得到极大提高，从而扩大PTFE中空纤维膜在膜分离领域的应用范围。

技术领域

本发明涉及一种膜的改性方法，具体涉及一种聚四氟乙烯中空纤维膜表面亲水化改性的方法。

背景技术

聚四氟乙烯(PTFE)是一种综合性能非常优良的膜分离材料，具有极其优异的化学稳定性、耐高温性、耐有机溶剂和耐化学腐蚀性以及良好的力学性能，素有“塑料王”的美誉。此外，中空纤维膜相比其他结构型式的分离膜具有:膜的有效面积大、水通量大、膜组件结构紧凑、填充密度高、占地面积小、清洗方便等优点，因此聚四氟乙烯中空纤维膜在膜分离领域具有广阔的应用前景。

但是，由于该材料高度对称的分子结构，结晶度高且不含有活性基团，使得其表面张力和摩擦系数很低，导致其表面疏水性很高而润湿性极差，这严重影响了PTFE在粘接、印染以及液体过滤领域等方面的应用。另一方面，这种极强的疏水性导致其在污废水处理过程中，膜表面极易吸附有机物等杂质而造成浓差极化，从而产生膜污染现象，使得通量急剧下降，分离效果变差，膜分离组件使用寿命也会降低。

针对上述PTFE膜材料的局限性，国内研究人员一直致力于对PTFE微孔膜的表面亲水化改性研究，随着PTFE微孔膜应用领域的不断扩展，对其进行亲水化改性的方法也逐渐增多，主要包括高温熔融法、表面化学腐蚀、高能辐射接枝和准分子激光处理等。虽然包括高温熔融法等在内的化学和物理方法使得膜表面接触角由125°降至65°左右的水平，亲水性得到了提高，但仍存在一些不足之处。其中，高温熔融处理过程中PTFE会释放一种有毒物质全氟异丁烯，而且不易保持形状；化学处理法处理后的PTFE膜表面明显变暗且影响材料本体的性能，处理过程还会产生大量的有害废液，严重污染环境，操作危险性较高；高温辐射接枝会对PTFE基体造成破坏，致使其力学性能降低；准分子激光处理则对使用的激光源要求比较苛刻等等。

因此，有必要开发一种既能减少对PTFE膜材料原有性能的破坏，又能长久保持PTFE膜表面亲水性、高效经济的PTFE中空纤维膜表面亲水化改性方法。

发明内容

[要解决的技术问题]

本发明的目的是解决上述现有技术问题，提供一种聚四氟乙烯中空纤维膜表面亲水化改性的方法。该方法在不影响PTFE中空纤维膜的固有优良性能的同时，对膜表面进行亲水化改性，使PTFE膜表面的亲水性得到极大提高，从而扩大PTFE中空纤维膜在膜分离领域的应用范围。

[技术方案]

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

本发明先将PTFE中空纤维膜浸渍于含有不同亲水基团的溶液中，使膜表面涂布一层亲水性物质，再利用射频等离子体对PTFE膜进行处理，处理原理如图1所示，对膜体本身和膜表面的亲水性物质同时进行轰击、刻蚀，打开C-F键以及其他官能团从而产生活性自由基，进而将亲水基团引发接枝到膜体上，形成稳定的亲水层，改善PTFE膜的亲水性。

一种聚四氟乙烯中空纤维膜表面亲水化改性的方法，该方法先将聚四氟乙烯中空纤维膜浸渍于含亲水基团的溶液中，使膜表面涂布一层亲水性物质；然后利用射频等离子体对聚四氟乙烯中空纤维膜进行处理，对膜体本身和膜表面的亲水性物质同时进行轰击、刻蚀，以产生活性自由基，进而将亲水基团引发接枝到聚四氟乙烯中空纤维膜膜体上，形成稳定的亲水层。

上述聚四氟乙烯中空纤维膜表面亲水化改性的方法，它包括以下步骤：

A，浸渍