[发明专利]一种聚四氟乙烯膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有特殊高孔隙结构的聚四氟乙烯多孔膜，孔隙率≥82%。在保证高孔隙率的同时，提供了膜所需的厚度和强度；所述特殊结构是由串珠状纤维丝纵横交错形成的孔隙三维连通结构。

本发明申请是申请号201410093014.2、申请日2014 年03 月13 日，发明名称“一种聚四氟乙烯膜及其制备方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于分离领域的分离膜材，具体涉及一种疏水膜材。

技术背景

疏水性是聚四氟乙烯（PTFE）材料的重要性质，是聚四氟乙烯多孔膜被应用于膜材料的主要性能。聚四氟乙烯材料虽然具有低表面能，但是，光滑聚四氟乙烯平面的水接触角在98到112°之间，疏水性能并不佳。

目前聚四氟乙烯多孔膜制备多采用双向拉伸方法。这种方法要想得到较高孔隙率的薄膜时，需要对薄膜进行大比例拉伸，无法对表面结构进行控制，且膜厚仅在十几微米以下，使用中需要支撑材料，而支撑材料本身往往在耐热性或化学稳定性或疏水性能上有一定局限，因而限制了这种双向拉伸膜的应用。同时高比例拉伸往往难以控制膜的形状，因此主要以平板膜为主。中国专利CN1775847A、CN102007242A、CN101543734B、CN102151494A等专利都基于以上双向拉伸工艺进行聚四氟乙烯多孔膜制备。

载体法是制备聚四氟乙烯纤维的重要方法，CN101994161A和CN102282301A等专利采用静电纺丝技术对聚四氟乙烯超细纤维的制备进行了报道。这些报道中都涉及高温烧结除去成纤载体的步骤，但是这些烧结过程仅关注成纤模板的去除。具体地说：CN101994161A的目的是制备一种聚四氟乙烯超细纤维，其制备方法是采用聚乙烯醇作载体，通过静电纺丝方法纺织出聚四氟乙烯纤维前体，后处理方法为将聚四氟乙烯纤维前体在100～120℃下干燥5～15分钟，再于280～350℃下烧结30～90分钟；烧结的目的是为了使聚乙烯醇分解而去除。而CN102282301A的主要是提供一种聚四氟乙烯垫的改进方法，其目的是为了改进电纺的工艺参数（纺丝液粘度）来获得直径均匀的聚四氟乙烯纤维垫前体，再于400℃下烧结得到聚四氟乙烯纤维垫，载体（成纤聚合物）的灰分小于5%。CN101994161A和CN102282301A等专利采用静电纺丝技术对聚四氟乙烯超细纤维（垫），仅考虑了如何得到聚四氟乙烯超细纤维（垫），可以说只得到常规聚四氟乙烯超细纤维（垫）。

发明内容

本发明的目的是提供一种超疏水的聚四氟乙烯纤维膜。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

1. 一种聚四氟乙烯膜，其特征在于：是由串珠状纤维丝纵横交错形成的孔隙三维连通结构。所述串珠状纤维丝是指聚四氟乙烯颗粒之间相互点黏结形成的纤维丝；孔隙率≥82%。本发明在保证高孔隙率（≥80%）的同时，提供了膜所需的厚度和强度。本发明提供的聚四氟乙烯膜无需支撑，形式多样，厚度可控。进一步地，孔隙率≥83%；或者孔隙率≥84%；孔隙率≥87%；或者孔隙率≥89%。

2. 上述聚四氟乙烯膜，平均孔径≥0.1µm；或者平均孔径≥0.2µm；或者平均孔径≥0.3µm；或者平均孔径≥0.4µm；或者平均孔径≥0.45µm；或者平均孔径≥0.5µm。

3. 本发明提供的聚四氟乙烯多孔膜，具有特殊超疏水性结构，得到的PTFE纤维表面形成大量粗糙表面，表面水接触角不仅大于150°，且有更好的超疏水角。膜表面水接触角≥165°；或者膜表面水接触角≥167°；或者膜表面水接触角≥172°；或者膜表面水接触角≥173°；或者膜表面水接触角≥174°。

上述聚四氟乙烯膜，孔隙呈曲径孔，最大孔径为1.0μm，最小孔径为0.01μm，平均孔径为0.1μm～0.5μm。

更进一步，上述聚四氟乙烯膜的纤维丝为纳米纤维。纳米纤维的平均直径为500±50 nm。

上述聚四氟乙烯膜在膜蒸馏中的应用。