一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種薄膜的制備方法，尤其涉及一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜。薄膜厚度15～20nm，透氣量為100-120L/m2/s，過濾精度為99.99%以上；它的制備步驟包括：潤滑混合：將PTFE微粉與液體潤滑劑混合，在85℃～90℃的溫度下靜置3～6小時，形成PTFE物料；液體潤滑劑包括航空煤油和硅油，航空煤油添加量為PTFE微粉質(zhì)量的10-30%，硅油添加量為PTFE微粉質(zhì)量的1-10%；制坯壓延；脫脂改性：加入占PTFE微粉質(zhì)量1-3%的助劑，將PTFE基帶在200-250℃縱向拉伸1.5-2.5倍后形成脫脂基帶；助劑包括按 重 量比1-3:1混合的第一彈力膠和第二彈力膠；拉伸定型：將脫脂基帶在215℃～235℃下橫向拉伸，然后燒結(jié)定型；冷卻固化。本發(fā)明的PTFE薄膜的PM2.5攔截效果好。
【專利說明】一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種薄膜的制備方法，尤其涉及一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜。

【背景技術(shù)】
[0002]膜技術(shù)在最近40年間得到巨大的發(fā)展，聚四氟乙烯(PTFE)薄膜是由美國Gore公司率先研制成功，它是由數(shù)十億微細(xì)的內(nèi)部相互牽連的連續(xù)原纖組成，薄膜強(qiáng)度高，表面光潔。此外，PTFE化學(xué)惰性和耐熱穩(wěn)定性更拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域，無論是置于苛刻的化學(xué)環(huán)境下，曝露于高溫條件下，或是要求生物兼容性及低化學(xué)可萃取的場合，多孔PTFE薄膜可視作為理想的材料，被廣泛用于化工、電子、石油、儀器儀表等超凈過濾材料。然而，PTFE材料線膨脹系數(shù)較大，在-50°C?250°C之間，PTFE線膨脹系數(shù)達(dá)1.13X10_4/°C?2.16X10_5/°C，是鋼鐵的13倍，與其他材料復(fù)合容易發(fā)生變形、開裂等現(xiàn)象。
[0003]鑒于空氣中PM2.5居高不下，空氣問題再次受到國人的重視。PM2.5主要來自于燃燒，尤其是利用煤炭進(jìn)行發(fā)電的企業(yè)。若將發(fā)電機(jī)組全部改建顯然投資巨大。CN1775847(2006-5-24)公開了一種空氣除菌用PTFE微孔膜制備方法，它將PTFE樹脂粉末和潤滑油混和、壓坯、壓延、縱向拉伸、橫向拉伸和熱定型工序完成，制得微孔孔徑是0.12微米?0.2微米。實踐證明，經(jīng)過上述工序加工的薄膜，透氣量和過濾精度都有待改進(jìn)。
[0004]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種PM2.5攔截效果好的空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜。
[0006]本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的:
一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜，聚四氟乙烯薄膜厚度15?20nm，透氣量為100-120L/m2/s，過濾精度為99.99%以上；
它依次通過以下步驟制備而成:
(O潤滑混合:將孔徑為0.215?0.225微米的聚四氟乙烯微粉與液體潤滑劑混合，在85°C?90°C的溫度下靜置3?6小時，使樹脂粉末和液體潤滑劑充分混合，形成聚四氟乙烯物料；
所述聚四氟乙烯樹脂微粉的結(jié)晶度為98%?99.9%、分子量為200萬?1000萬；
所述液體潤滑劑包括航空煤油和硅油，所述航空煤油添加量為所述聚四氟乙烯微粉質(zhì)量的10-30%,所述娃油添加量為所述聚四氟乙烯微粉質(zhì)量的1-10% ；
(2)制坯壓延:將所述聚四氟乙烯物料在60°C?80°C下在壓坯機(jī)上壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機(jī)在70°C?90°C的溫度下擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在70°C?90°C下壓延成聚四氟乙烯基帶；
(3)脫脂改性:加入占所述聚四氟乙烯微粉質(zhì)量1-3%的助劑，將所述聚四氟乙烯基帶在200-250°C縱向拉伸1.5-2.5倍后形成脫脂基帶；
所述助劑包括按重量比1-3:1混合的第一彈力膠和第二彈力膠； 所述第一彈力膠包括10-35份重量的固體含量為60-75%的丙烯酸樹脂乳液、10-15份水性聚氨酯、3-6份竹炭粉、5-8份重量的丙烯酸樹脂粉末、2-6份重量的固體含量為20-35%的EVA乳液以及1-4份重量的氯化聚丙烯；
所述丙烯酸樹脂乳液的制備方法是:配制80-110份重量的丙烯酸酯單體混合液待用，然后將辛基酚聚氧乙烯醚、磺化蓖麻油、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的幾種組成的5-7份重量的乳化劑、0.3-0.7份重量的碳酸氫鈉和去離子水加入到反應(yīng)釜中，再向其中加入配制好的1/3丙烯酸酯單體混合液，升溫至50-90°C，充分?jǐn)嚢?0-40min ;升溫至60-100°C，滴加剩余的2/3丙烯酸酯單體混合液及過硫酸銨溶液引發(fā)劑，滴加時間控制為l-4h，保證單體先于引發(fā)劑溶液滴加完；滴加完畢后保溫l_4h，冷卻后調(diào)節(jié)乳液pH值到7左右；
所述第二彈力膠的制備方法為:將質(zhì)量濃度為30-45%的聚乙烯醇水溶液25-38重量份和5-10%的水性聚氨酯水溶液15-20重量份加溫至60-80°C，降溫至30_50°C添加丙烯酸酯10-15重量份，然后加入0.1-0.2被％氫氧化鉀15-20重量份升溫至100-110°C，再加入骨質(zhì)蛋白5-8重量份、松香脂6-9重量份、從天然植物中提取的糠醇1-5重量份、從天然植物中提取的植物酚2-4重量份；反應(yīng)3-5小時降溫至45-55°C，然后加入苯甲酸鈉0.06-0.08重量份、二叔丁基過氧化物0.01-0.02重量份、催化劑1-5份和醋酸乙酯0.1-0.3重量份，攪拌1-1.5小時，冷卻，制得所述第二彈力膠；
(4)拉伸定型:將所述脫脂基帶在215°C?235°C下橫向拉伸，然后在280°C?330°C燒結(jié)定型，燒結(jié)時間90?100秒,獲得熱定型薄膜；
(5)冷卻固化:將所述熱定型薄膜噴淋冷卻水，所述冷卻水溫度為10°C?20°C，冷卻水噴淋時間30?50秒，水壓2000帕-3000帕，使熱定型后的薄膜降至40-50°C。
[0007]本發(fā)明的助劑不僅環(huán)保、耐水、防霉，賦予本發(fā)明聚四氟乙烯基帶具有更好的殺菌性、穩(wěn)定性、分散性能和粘合性能；增加聚四氟乙烯薄膜的殺菌性和防霉性。
[0008]本發(fā)明制得的聚四氟乙烯高精度過濾膜具有更好的韌性，能夠被拉得更均勻，在膜成型時能夠開孔率高而且孔徑分布更加均勻。該過濾膜復(fù)合在針刺氈，玻纖布或芳綸氈后能用于高溫?zé)煔獾倪^濾，在保證過濾通量的同時，對PM2.5的攔截效果非常好，即使再大的排放量也能控制PM2.5排放量在10mg/m3以下。
[0009]本發(fā)明所述方法制備的聚四氟乙烯薄膜厚度15?20nm，透氣量為100_120L/m2/s，過濾精度為99.99%以上；
同時薄膜橫向收縮率小于3%，縱向收縮率小于5%。而現(xiàn)有技術(shù)制備的雙向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜的橫向收縮率為20%左右，縱向收縮率為30%左右。
[0010]作為優(yōu)選，所述制坯具體是將所述聚四氟乙烯物料在70°C下在壓坯機(jī)上壓制成直徑為30-50mm的圓柱形毛還,將毛還通過推壓機(jī)在80°C的溫度下擠出直徑為8_15mm的圓柱形棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在70 V?90 V下壓延成聚四氟乙烯基帶。
[0011]作為優(yōu)選，所述制備方法還包括將冷卻固化后獲得的聚四氟乙烯薄膜通過施加所述助劑膠粘復(fù)合在針刺氈、玻纖布或芳綸氈上形成空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜。
[0012]作為優(yōu)選，所述助劑施加量為所述聚四氟乙烯薄膜質(zhì)量的3_5%。
[0013]作為優(yōu)選，所述聚四氟乙烯薄膜橫向收縮率小于3%，縱向收縮率小于5%。
[0014]作為優(yōu)選，所述第二彈力膠中的催化劑為氫氧化鈉。
[0015]作為優(yōu)選，所述竹炭粉的具體制備方法為:
a.原料前處理:將竹子送入微波真空罐中，抽真空至真空度為-0.02MPa?-0.0OlMPa,再進(jìn)行微波處理，微波頻率為300MHz?950MHz，微波處理時間為I?3min ；
b.初級炭制備:將經(jīng)過原料前處理所得的竹子依次經(jīng)歷干燥、預(yù)炭化、炭化、煅燒和冷卻，控制煅燒以5-15°C /min的速率升溫至700_750°C并保溫40_80min，然后再以5-150C /min的速率升溫至1000-1500°C并保溫2_8h，接著以18_25°C /min的速率降溫至300-4000C，再隨爐冷卻至室溫，得到初級炭；
c.活化處理:將所得初級炭與140-160g/L聚馬來酸和40-70g/L次亞磷酸鈉混合液按質(zhì)量比1:3-4混合浸沒3-5h，然后用去離子水清洗至pH值為中性；
d.制粒。
[0016]發(fā)明人選用特定的活化處理配合原料前處理和初級炭制備，獲得具有高抑菌率和抑菌值的竹炭粉；同時，竹炭粉作為助劑的添加原料，又可進(jìn)一步提高助劑的抑菌性、穩(wěn)定性、分散性和粘合性，在提高聚四氟乙烯脫脂效果的同時，能提高聚四氟乙烯薄膜縱向拉伸性能。
[0017]作為優(yōu)選，所述丙烯酸樹脂乳液由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十八烷基酯中的任意一種或幾種與甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酰胺、苯乙烯中的任意一種或幾種作為單體與乳化劑、過硫酸銨引發(fā)劑、碳酸氫鈉和去離子水合成。
[0018]作為優(yōu)選，所述從天然植物中提取的糠醇選自從玉米芯的芯渣、燕麥或小麥的麥麩或竹木屑中萃取的糠醇。
[0019]作為優(yōu)選，所述從天然植物中提取的植物酚為丁香酚或腰果酚。
[0020]作為優(yōu)選，所述助劑中還含有納米銀5X 10_5-9X 10_5份；
所述納米銀按照以下步驟制備而成:
A.將十二烷基磺酸鈉溶液、水性聚丙烯酸酯和水合聯(lián)氨溶液加入硝酸銀水溶液中獲得混合液，所述十二烷基磺酸鈉與硝酸銀的摩爾比為4-6:1 ;所述水性聚丙烯酸酯與硝酸銀的摩爾比為0.4-0.6:1 ；;所述水合聯(lián)氨與硝酸銀的摩爾比為0.2-0.3:1 ；
B.向所述混合液中加入冠醚和偏磷酸鈉，所述冠醚與硝酸銀的摩爾比為3-5:1;所述偏磷酸鈉與硝酸銀的摩爾比為0.8-1.3:1，控制pH值為8-9，得到納米銀。
[0021]冠醚具有疏水的外部骨架和親水的可以和金屬離子成鍵的內(nèi)腔，能夠與堿金屬離子形成穩(wěn)定的配合物。同時，本發(fā)明配合在后續(xù)的還原反應(yīng)中加入偏磷酸鈉，一方面使反應(yīng)體系中游離的或裸露的還原負(fù)離子具有更高的反應(yīng)活性；同時，堿金屬與冠醚發(fā)生配位絡(luò)合后，堿金屬陽離子被冠醚包覆于內(nèi)腔內(nèi)，由此便拉開納米銀體系中正負(fù)電荷之間的距離，使得納米銀能夠穩(wěn)定分散于水溶液中，不易團(tuán)聚。
[0022]綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果:
(1)本發(fā)明制得的聚四氟乙烯高精度過濾膜具有更好的韌性，能夠被拉得更均勻，在膜成型時能夠開孔率高而且孔徑分布更加均勻，厚度小，尤其適合制備復(fù)合膜，例如可復(fù)合在針刺氈，玻纖布或芳綸氈后能用于高溫?zé)煔獾倪^濾，在保證過濾通量的同時，對PM2.5的攔截效果非常好；
(2)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；
(3)在使用或存儲過程中，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。
[0023]

【具體實施方式】
[0024]實施例一
助劑包括按重量比1:1混合的第一彈力膠和第二彈力膠；
第一彈力膠包括10份重量的固體含量為60%的丙烯酸樹脂乳液、10份水性聚氨酯、3份竹炭粉、5份重量的丙烯酸樹脂粉末、2份重量的固體含量為20%的EVA乳液以及I份重量的氯化聚丙烯；
丙烯酸樹脂乳液的制備:
4.63份辛基酚聚氧乙烯醚(0P-10)、1.67份十二烷基硫酸鈉、0.6份碳酸氫鈉溶于70份去離子水，然后加入反應(yīng)釜中，升溫至70°C左右；稱取1.3份甲基丙烯酸甲酯、2.14份苯乙烯、50.9份丙烯酸丁酯、29.08份丙烯酸異辛酯、2.45份甲基丙烯酸丁酯、1.8份丙烯腈、0.8份丙烯酸和1.44份甲基丙烯酸制成混合單體；將1/3份混合單體加入反應(yīng)釜中，在85°C預(yù)乳化30min ;然后將0.45份引發(fā)劑過硫酸銨(APS)加入到50份去離子水中制成溶液逐漸滴加至反應(yīng)釜中，同時滴加剩余單體，約3h滴加完畢，控制混合單體先于引發(fā)劑溶液滴加完；滴加完畢后，保溫Ih后即可制成待用乳液；
丙烯酸樹脂粉末的制備:將3份BPO溶于13.3份甲基丙烯酸甲酯、61份苯乙烯、21.4份丙烯酸正丁酯和4.3份丙烯酸的混合單體中；將溶有引發(fā)劑的混合單體加入到溶有7.5份保護(hù)膠體的500份去離子水中，高速攪拌，同時在30min內(nèi)升溫至85°C ;保溫反應(yīng)4h后收集產(chǎn)物；將產(chǎn)物烘干粉碎后，以200目篩網(wǎng)過濾制成丙烯酸樹脂粉末待用。
[0025]第二彈力膠的制備方法為:將質(zhì)量濃度為30%的聚乙烯醇水溶液25重量份和5%的水性聚氨酯水溶液15重量份加溫至60°C，降溫至30°C添加丙烯酸酯10重量份，然后加Λ 0.^^%氫氧化鉀15重量份升溫至100°C，再加入骨質(zhì)蛋白5重量份、松香脂6重量份、從竹木屑中萃取的糠醇I重量份、丁香酚2重量份；反應(yīng)3小時降溫至45°C，然后加入苯甲酸鈉0.06重量份、二叔丁基過氧化物0.01重量份、氫氧化鈉I份和醋酸乙酯0.1重量份，攪拌I小時，冷卻，制得所述第二彈力膠。
[0026]竹炭粉經(jīng)過原料前處理、初級炭制備、活化處理和制粒步驟制得；竹炭粉的具體制備方法為:
a.原料前處理:將竹子送入微波真空罐中，抽真空至真空度為-0.0lMPa，再進(jìn)行微波處理，微波頻率為650MHz，微波處理時間為2min ；
b.初級炭制備:將經(jīng)過原料前處理所得的竹子依次經(jīng)歷干燥、預(yù)炭化、炭化、煅燒和冷卻，控制煅燒以10°C /min的速率升溫至730°C并保溫50min，然后再以8V /min的速率升溫至1300°C并保溫6h，接著以22°C /min的速率降溫至350°C，再隨爐冷卻至室溫，得到初級炭；
c.活化處理:將所得初級炭與140-160g/L聚馬來酸和60g/L次亞磷酸鈉混合液按質(zhì)量比1:3.5混合浸沒4h，然后用去離子水清洗至pH值為中性； d.制粒。
[0027]空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜的制備方法依次包括以下步驟:
(O潤滑混合:將孔徑為0.215微米的聚四氟乙烯微粉與液體潤滑劑混合，在85°C的溫度下靜置3小時，使樹脂粉末和液體潤滑劑充分混合，形成聚四氟乙烯物料；
聚四氟乙烯樹脂微粉的結(jié)晶度為98%?99.9%、分子量為200萬?300萬；
液體潤滑劑包括航空煤油和硅油，航空煤油添加量為聚四氟乙烯微粉質(zhì)量的10%，硅油添加量為聚四氟乙烯微粉質(zhì)量的1% ;
(2)制坯壓延:將聚四氟乙烯物料在60°C下在壓坯機(jī)上壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機(jī)在70°C的溫度下擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在70°C下壓延成聚四氟乙烯基帶；
(3)脫脂改性:加入占聚四氟乙烯微粉質(zhì)量1%的助劑，將聚四氟乙烯基帶在200°C縱向拉伸1.5倍后形成脫脂基帶；
(4)拉伸定型:將脫脂基帶在215°C下橫向拉伸，然后在280°C燒結(jié)定型，燒結(jié)時間90秒，獲得熱定型薄膜；
(5)冷卻固化:將熱定型薄膜噴淋冷卻水，冷卻水溫度為10°C，冷卻水噴淋時間30秒，水壓2000帕，使熱定型后的薄膜降至40°C。
[0028]經(jīng)檢測，聚四氟乙烯薄膜用于高溫?zé)煔獾倪^濾，PM2.5排放量在10mg/m3以下；制備的聚四氟乙烯微孔薄膜材料，橫向收縮率為2.7%，縱向收縮率為4% ;制備的聚四氟乙烯薄膜厚度15?20nm，透氣量為100-120L/m2/s，過濾精度為99.99%以上。
[0029]實施例二
助劑包括按重量比3:1混合的第一彈力膠和第二彈力膠；
第一彈力膠包括35份重量的固體含量為75%的丙烯酸樹脂乳液、15份水性聚氨酯、5份竹炭粉、8份重量的丙烯酸樹脂粉末、6份重量的固體含量為35%的EVA乳液以及4份重量的氯化聚丙烯；
丙烯酸樹脂乳液的制備:5.28份磺化蓖麻油、1.84份十二烷基硫酸鈉、0.66份碳酸氫鈉溶于70份去離子水，然后加入到反應(yīng)釜中，升溫至70°C左右；稱取6.12份甲基丙烯酸甲酯、62.78份丙烯酸丁酯、11.58份苯乙烯、7.35份甲基丙烯酸丁酯、0.88份丙烯酸、1.58份甲基丙烯酸、8.7份丙烯酸異辛酯制成混合單體；將1/3份混合單體加入反應(yīng)釜中，在85°C預(yù)乳化30min ;然后將0.5份引發(fā)劑APS加入到50份去離子水中制成溶液逐漸滴加至反應(yīng)釜中，同時滴加剩余單體，約3h滴加完畢，控制混合單體先于引發(fā)劑溶液滴加完；滴加完畢后，保溫Ih后即可制成待用乳液；
丙烯酸樹脂粉末的制備:將4份BPO溶于15.96份甲基丙烯酸甲酯、65份苯乙烯、23.54份丙烯酸正丁酯、4.3份丙烯酸的混合單體中；將溶有引發(fā)劑的混合單體加入到溶有8份保護(hù)膠體的600份去離子水中，高速攪拌，同時在30min內(nèi)升溫至85°C ;保溫反應(yīng)4h后收集產(chǎn)物；將產(chǎn)物烘干粉碎后，以200目篩網(wǎng)過濾制成丙烯酸樹脂粉末待用。
[0030]第二彈力膠的制備方法為:將質(zhì)量濃度為38%的聚乙烯醇水溶液29重量份和8%的水性聚氨酯水溶液18重量份加溫至70°C，降溫至40°C添加丙烯酸酯13重量份，然后加入0.15￥〖％氫氧化鉀18重量份升溫至105°C，再加入骨質(zhì)蛋白6重量份、松香脂7重量份、從燕麥或小麥的麥麩萃取的糠醇1-5重量份、腰果酚3重量份；反應(yīng)4小時降溫至48°C，然后加入苯甲酸鈉0.07重量份、二叔丁基過氧化物0.015重量份、氫氧化鈉4份和醋酸乙酯0.2重量份，攪拌1.2小時，冷卻，制得所述第二彈力膠。
[0031]竹炭粉經(jīng)過原料前處理、初級炭制備、活化處理和制粒步驟制得；竹炭粉的具體制備方法為:
a.原料前處理:將竹子送入微波真空罐中，抽真空至真空度為-0.0OlMPa，再進(jìn)行微波處理，微波頻率為950MHz，微波處理時間為3min ；
b.初級炭制備:將經(jīng)過原料前處理所得的竹子依次經(jīng)歷干燥、預(yù)炭化、炭化、煅燒和冷卻，控制煅燒以15°C /min的速率升溫至750°C并保溫80min，然后再以15°C /min的速率升溫至1500°C并保溫2-8h，接著以25 V /min的速率降溫至400°C，再隨爐冷卻至室溫，得到初級炭；
c.活化處理:將所得初級炭與160g/L聚馬來酸和70g/L次亞磷酸鈉混合液按質(zhì)量比I: 4混合浸沒5h，然后用去離子水清洗至pH值為中性；
d.制粒。
[0032]空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜的制備方法依次包括以下步驟:
(O潤滑混合:將孔徑為0.22微米的聚四氟乙烯微粉與液體潤滑劑混合，在88°C的溫度下靜置5小時，使樹脂粉末和液體潤滑劑充分混合，形成聚四氟乙烯物料；
聚四氟乙烯樹脂微粉的結(jié)晶度為98%?99.9%、分子量為600萬?800萬；
液體潤滑劑包括航空煤油和硅油，航空煤油添加量為聚四氟乙烯微粉質(zhì)量的19%，硅油添加量為聚四氟乙烯微粉質(zhì)量的7% ;
(2)制坯壓延:將聚四氟乙烯物料在70°C下在壓坯機(jī)上壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機(jī)在80°C的溫度下擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在80°C下壓延成聚四氟乙烯基帶；
(3)脫脂改性:加入占聚四氟乙烯微粉質(zhì)量2%的助劑，將聚四氟乙烯基帶在220°C縱向拉伸2倍后形成脫脂基帶；
(4)拉伸定型:將脫脂基帶在225°C下橫向拉伸，然后在300°C燒結(jié)定型，燒結(jié)時間95秒，獲得熱定型薄膜；
(5)冷卻固化:將熱定型薄膜噴淋冷卻水，冷卻水溫度為15°C，冷卻水噴淋時間40秒，水壓2500帕，使熱定型后的薄膜降至46°C。
[0033]經(jīng)檢測，聚四氟乙烯薄膜用于高溫?zé)煔獾倪^濾，PM2.5排放量在10mg/m3以下；制備的聚四氟乙烯微孔薄膜材料，橫向收縮率為1.7%，縱向收縮率為3% ;制備的聚四氟乙烯薄膜厚度18nm，透氣量為110L/m2/S，過濾精度為99.99%以上。
[0034]實施例三
助劑包括按重量比2:1混合的第一彈力膠和第二彈力膠；
第一彈力膠包括25份重量的固體含量為65%的丙烯酸樹脂乳液、12份水性聚氨酯、6份竹炭粉、7份重量的丙烯酸樹脂粉末、5份重量的固體含量為28%的EVA乳液以及3份重量的氯化聚丙烯；
丙烯酸樹脂乳液的制備:4.5份0P-10、1.62份十二烷基硫酸鈉、0.55份碳酸氫鈉溶于70份去離子水，然后加入到反應(yīng)釜中，升溫至70°C左右；稱取5.42份甲基丙烯酸甲酯、54.79份丙烯酸丁酯、10.11份苯乙烯、6.55份甲基丙烯酸丁酯、0.76份丙烯酸、1.41份甲基丙烯酸、7.83份丙烯酸異辛酯制成混合單體；將1/3份混合單體加入反應(yīng)釜中，在85°C預(yù)乳化30min ;然后將0.42份引發(fā)劑APS加入到50份去離子水中制成溶液逐漸滴加至反應(yīng)釜中，同時滴加剩余單體，約3h滴加完畢，控制混合單體先于引發(fā)劑溶液滴加完；滴加完畢后，保溫Ih后即可制成待用乳液；
丙烯酸樹脂粉末的制備:將2.7份BPO溶于11.97份甲基丙烯酸甲酯、57.95份苯乙烯、19.26份丙烯酸正丁酯、4.1份丙烯酸的混合單體中；將溶有引發(fā)劑的混合單體加入到溶有6份保護(hù)膠體的420份去離子水中，高速攪拌，同時在30min內(nèi)升溫至85°C ;保溫反應(yīng)4h后收集產(chǎn)物；將產(chǎn)物烘干粉碎后，以200目篩網(wǎng)過濾制成丙烯酸樹脂粉末待用；
第二彈力膠的制備方法為:將質(zhì)量濃度為45%的聚乙烯醇水溶液38重量份和10%的水性聚氨酯水溶液20重量份加溫至80°C，降溫至50°C添加丙烯酸酯15重量份，然后加入0.2￥丨％氫氧化鉀20重量份升溫至110°C，再加入骨質(zhì)蛋白8重量份、松香脂9重量份、從玉米芯的芯渣萃取的糠醇5重量份、丁香酚4重量份；反應(yīng)5小時降溫至55°C，然后加入苯甲酸鈉0.08重量份、二叔丁基過氧化物0.02重量份、氫氧化鈉5份和醋酸乙酯0.3重量份，攪拌1.5小時，冷卻，制得所述第二彈力膠。
[0035]竹炭粉經(jīng)過原料前處理、初級炭制備、活化處理和制粒步驟制得；竹炭粉的具體制備方法為:
a.原料前處理:將竹子送入微波真空罐中，抽真空至真空度為-0.02MPa，再進(jìn)行微波處理，微波頻率為300MHz，微波處理時間為Imin ；
b.初級炭制備:將經(jīng)過原料前處理所得的竹子依次經(jīng)歷干燥、預(yù)炭化、炭化、煅燒和冷卻，控制煅燒以5°C /min的速率升溫至700°C并保溫40min，然后再以5°C /min的速率升溫至1000°C并保溫2h，接著以18°C /min的速率降溫至300°C，再隨爐冷卻至室溫，得到初級炭;
c.活化處理:將所得初級炭與140g/L聚馬來酸和40g/L次亞磷酸鈉混合液按質(zhì)量比1:3混合浸沒3h，然后用去離子水清洗至pH值為中性；
d.制粒。
[0036]空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜的制備方法依次包括以下步驟:
(O潤滑混合:將孔徑為0.225微米的聚四氟乙烯微粉與液體潤滑劑混合，在90°C的溫度下靜置6小時，使樹脂粉末和液體潤滑劑充分混合，形成聚四氟乙烯物料；
聚四氟乙烯樹脂微粉的結(jié)晶度為98%?99.9%、分子量為800萬?1000萬；
液體潤滑劑包括航空煤油和硅油，航空煤油添加量為聚四氟乙烯微粉質(zhì)量的30%，硅油添加量為聚四氟乙烯微粉質(zhì)量的10% ；
(2)制坯壓延:將聚四氟乙烯物料在80°C下在壓坯機(jī)上壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機(jī)在90°C的溫度下擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在90°C下壓延成聚四氟乙烯基帶；
(3)脫脂改性:加入占聚四氟乙烯微粉質(zhì)量3%的助劑，將聚四氟乙烯基帶在250V縱向拉伸2.5倍后形成脫脂基帶；
(4)拉伸定型:將脫脂基帶在215°C?235°C下橫向拉伸，然后在330°C燒結(jié)定型，燒結(jié)時間100秒，獲得熱定型薄膜；
(5)冷卻固化:將熱定型薄膜噴淋冷卻水，冷卻水溫度為20°C，冷卻水噴淋時間50秒，水壓3000帕，使熱定型后的薄膜降至50°C。
[0037]經(jīng)檢測，聚四氟乙烯薄膜用于高溫?zé)煔獾倪^濾，PM2.5排放量在10mg/m3以下；制備的聚四氟乙烯微孔薄膜材料，橫向收縮率為1.5%，縱向收縮率為1% ;制備的聚四氟乙烯薄膜厚度20nm，透氣量為120L/m2/s，過濾精度為99.99%以上。
[0038]實施例四
同實施例一，不同的是制坯具體是將所述聚四氟乙烯物料在70 V下在壓坯機(jī)上壓制成直徑為30mm的圓柱形毛還,將毛還通過推壓機(jī)在80 °C的溫度下擠出直徑為8mm的圓柱形棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在70 V V下壓延成聚四氟乙烯基帶。
[0039]助劑中還含有納米銀5 X 10_5份；
納米銀按照以下步驟制備而成:
A.將十二烷基磺酸鈉溶液、水性聚丙烯酸酯和水合聯(lián)氨溶液加入硝酸銀水溶液中獲得混合液，十二烷基磺酸鈉與硝酸銀的摩爾比為4:1 ;水性聚丙烯酸酯與硝酸銀的摩爾比為0.4:1 ;水合聯(lián)氨與硝酸銀的摩爾比為0.2:1 ；
B.向混合液中加入冠醚和偏磷酸鈉，冠醚與硝酸銀的摩爾比為3:1;偏磷酸鈉與硝酸銀的摩爾比為0.8:1，控制pH值為8，得到納米銀。
[0040]制備方法還包括將冷卻固化后獲得的聚四氟乙烯薄膜通過施加所述助劑膠粘復(fù)合在針刺氈形成空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜；助劑施加量為所述聚四氟乙烯薄膜質(zhì)量的
3% ο
[0041]實施例五
同實施例一，不同的是制坯具體是將所述聚四氟乙烯物料在70 V下在壓坯機(jī)上壓制成直徑為50mm的圓柱形毛還,將毛還通過推壓機(jī)在80 °C的溫度下擠出直徑為15mm的圓柱形棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在90 V下壓延成聚四氟乙烯基帶。
[0042]助劑中還含有納米銀9 X 10_5份；
納米銀按照以下步驟制備而成:
A.將十二烷基磺酸鈉溶液、水性聚丙烯酸酯和水合聯(lián)氨溶液加入硝酸銀水溶液中獲得混合液，十二烷基磺酸鈉與硝酸銀的摩爾比為6:1 ;水性聚丙烯酸酯與硝酸銀的摩爾比為
0.6:1 ；;水合聯(lián)氨與硝酸銀的摩爾比為0.3:1 ;
B.向混合液中加入冠醚和偏磷酸鈉，冠醚與硝酸銀的摩爾比為5:1;偏磷酸鈉與硝酸銀的摩爾比為1.3:1，控制pH值為9，得到納米銀。
[0043]制備方法還包括將冷卻固化后獲得的聚四氟乙烯薄膜通過施加助劑膠粘復(fù)合在玻纖布上形成空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜。助劑施加量為聚四氟乙烯薄膜質(zhì)量的5%。
[0044]實施例六
同實施例一，不同的是制坯具體是將聚四氟乙烯物料在70 V下在壓坯機(jī)上壓制成直徑為40mm的圓柱形毛還,將毛還通過推壓機(jī)在80°C的溫度下擠出直徑為1mm的圓柱形棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在80 V下壓延成聚四氟乙烯基帶。
[0045]助劑中還含有納米銀7X 10_5份；
納米銀按照以下步驟制備而成:
A.將十二烷基磺酸鈉溶液、水性聚丙烯酸酯和水合聯(lián)氨溶液加入硝酸銀水溶液中獲得混合液，十二烷基磺酸鈉與硝酸銀的摩爾比為5:1 ;水性聚丙烯酸酯與硝酸銀的摩爾比為
0.5:1 ；;水合聯(lián)氨與硝酸銀的摩爾比為0.25:1 ;
B.向混合液中加入冠醚和偏磷酸鈉，冠醚與硝酸銀的摩爾比為4:1;偏磷酸鈉與硝酸銀的摩爾比為0.9:1，控制pH值為8，得到納米銀。
[0046]制備方法還包括將冷卻固化后獲得的聚四氟乙烯薄膜通過施加所述助劑膠粘復(fù)合在芳綸氈上形成空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜。助劑施加量為所述聚四氟乙烯薄膜質(zhì)量的
4% ο
[0047]本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于聚四氟乙烯薄膜厚度15?20nm，透氣量為100-120L/m2/s，過濾精度為99.99%以上； 它依次通過以下步驟制備而成: (1)潤滑混合:將孔徑為0.215?0.225微米的聚四氟乙烯微粉與液體潤滑劑混合，在85°C?90°C的溫度下靜置3?6小時，使樹脂粉末和液體潤滑劑充分混合，形成聚四氟乙烯物料； 所述聚四氟乙烯樹脂微粉的結(jié)晶度為98%?99.9%、分子量為200萬?1000萬； 所述液體潤滑劑包括航空煤油和硅油，所述航空煤油添加量為所述聚四氟乙烯微粉質(zhì)量的10-30%,所述娃油添加量為所述聚四氟乙烯微粉質(zhì)量的1-10% ； (2)制坯壓延:將所述聚四氟乙烯物料在60V?80°C下在壓坯機(jī)上壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機(jī)在70°C?90°C的溫度下擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在70°C?90°C下壓延成聚四氟乙烯基帶； (3)脫脂改性:加入占所述聚四氟乙烯微粉質(zhì)量1-3%的助劑，將所述聚四氟乙烯基帶在200-250°C縱向拉伸1.5-2.5倍后形成脫脂基帶； 所述助劑包括按重量比1-3:1混合的第一彈力膠和第二彈力膠； 所述第一彈力膠包括10-35份重量的固體含量為60-75%的丙烯酸樹脂乳液、10-15份水性聚氨酯、3-6份竹炭粉、5-8份重量的丙烯酸樹脂粉末、2-6份重量的固體含量為20-35%的EVA乳液以及1-4份重量的氯化聚丙烯； 所述丙烯酸樹脂乳液的制備方法是:配制80-110份重量的丙烯酸酯單體混合液待用，然后將辛基酚聚氧乙烯醚、磺化蓖麻油、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的幾種組成的5-7份重量的乳化劑、0.3-0.7份重量的碳酸氫鈉和去離子水加入到反應(yīng)釜中，再向其中加入配制好的1/3丙烯酸酯單體混合液，升溫至50-90°C，充分?jǐn)嚢?0-40min ;升溫至60-100°C，滴加剩余的2/3丙烯酸酯單體混合液及過硫酸銨溶液引發(fā)劑，滴加時間控制為l-4h，保證單體先于引發(fā)劑溶液滴加完；滴加完畢后保溫l_4h，冷卻后調(diào)節(jié)乳液pH值到7左右； 所述第二彈力膠的制備方法為:將質(zhì)量濃度為30-45%的聚乙烯醇水溶液25-38重量份和5-10%的水性聚氨酯水溶液15-20重量份加溫至60-80°C，降溫至30_50°C添加丙烯酸酯10-15重量份，然后加入0.1-0.2被％氫氧化鉀15-20重量份升溫至100-110°C，再加入骨質(zhì)蛋白5-8重量份、松香脂6-9重量份、從天然植物中提取的糠醇1-5重量份、從天然植物中提取的植物酚2-4重量份；反應(yīng)3-5小時降溫至45-55°C，然后加入苯甲酸鈉0.06-0.08重量份、二叔丁基過氧化物0.01-0.02重量份、催化劑1-5份和醋酸乙酯0.1-0.3重量份，攪拌1-1.5小時，冷卻，制得所述第二彈力膠； (4)拉伸定型:將所述脫脂基帶在215°C?235°C下橫向拉伸，然后在280°C?330°C燒結(jié)定型，燒結(jié)時間90?100秒,獲得熱定型薄膜； (5)冷卻固化:將所述熱定型薄膜噴淋冷卻水，所述冷卻水溫度為10°C?20°C，冷卻水噴淋時間30?50秒，水壓2000帕-3000帕，使熱定型后的薄膜降至40-50°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述制坯具體是將所述聚四氟乙烯物料在70°C下在壓坯機(jī)上壓制成直徑為30-50mm的圓柱形毛坯，將毛坯通過推壓機(jī)在80°C的溫度下擠出直徑為8-15mm的圓柱形棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在70°C?90°C下壓延成聚四氟乙烯基帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述制備方法還包括將冷卻固化后獲得的聚四氟乙烯薄膜通過施加所述助劑膠粘復(fù)合在針刺氈、玻纖布或芳綸氈上形成空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述助劑施加量為所述聚四氟乙烯薄膜質(zhì)量的3-5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述第二彈力膠中的催化劑為氫氧化鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述竹炭粉的具體制備方法為: 原料前處理:將竹子送入微波真空罐中，抽真空至真空度為-0.02MPa?-0.0OlMPa,再進(jìn)行微波處理，微波頻率為300MHz?950MHz，微波處理時間為I?3min ； 初級炭制備:將經(jīng)過原料前處理所得的竹子依次經(jīng)歷干燥、預(yù)炭化、炭化、煅燒和冷卻，控制煅燒以5-15°C /min的速率升溫至700_750°C并保溫40_80min，然后再以5_15°C /min的速率升溫至1000-1500°C并保溫2-8h，接著以18_25°C /min的速率降溫至300-400°C，再隨爐冷卻至室溫，得到初級炭； 活化處理:將所得初級炭與140-160g/L聚馬來酸和40-70g/L次亞磷酸鈉混合液按質(zhì)量比1:3-4混合浸沒3-5h，然后用去離子水清洗至pH值為中性； 制粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述丙烯酸樹脂乳液由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十八烷基酯中的任意一種或幾種與甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酰胺、苯乙烯中的任意一種或幾種作為單體與乳化劑、過硫酸銨引發(fā)劑、碳酸氫鈉和去離子水合成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述從天然植物中提取的糠醇選自從玉米芯的芯渣、燕麥或小麥的麥麩或竹木屑中萃取的糠醇。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述從天然植物中提取的植物酚為丁香酚或腰果酚。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種空氣過濾用聚四氟乙烯薄膜，其特征在于:所述助劑中還含有納米銀5 X 10_5-9 X 10_5份； 所述納米銀按照以下步驟制備而成: A.將十二烷基磺酸鈉溶液、水性聚丙烯酸酯和水合聯(lián)氨溶液加入硝酸銀水溶液中獲得混合液，所述十二烷基磺酸鈉與硝酸銀的摩爾比為4-6:1 ;所述水性聚丙烯酸酯與硝酸銀的摩爾比為0.4-0.6:1 ；;所述水合聯(lián)氨與硝酸銀的摩爾比為0.2-0.3:1 ； B.向所述混合液中加入冠醚和偏磷酸鈉，所述冠醚與硝酸銀的摩爾比為3-5:1;所述偏磷酸鈉與硝酸銀的摩爾比為0.8-1.3:1，控制pH值為8-9，得到納米銀。
【文檔編號】C08F291/06GK104497454SQ201410707660
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】周宏成 申請人:湖州綠凈環(huán)?？萍加邢薰?br>