聚四氟乙烯滤膜的发展及应用研究

摘 要：聚四氟乙烯膜材加工方法主要有三种，分别是压延、车削以及拉伸等，膜材可以利用拉伸法进行制作，会用到的材料是聚四氟乙烯滤膜原料，这种情况下，制作成功的膜材微孔结构良好，可以将其在过滤中进行大量运用。在拉伸方法加工的基础上，聚四氟乙烯滤膜可以分为管式膜、平板膜、中空纤维膜。一般人们以微孔结构以及制品形状为主，将聚四氟乙烯滤膜在空气净化行业中大量应用。

关键词：聚四氟乙烯滤膜;发展;应用

一、 引言

20世纪60年代，聚四氟乙烯平板膜被美国一家公司制造，之后美国Gore发明双向拉伸技术加工出平板膜。美国制造成功平板膜后，日本也相继研制出了聚四氟乙烯滤膜薄膜，优势是多孔、多层、半烧结。而我国是在20世纪的70年代，在拉伸方法基础上也制造出聚四氟乙烯平板膜，并将自应用于市场。现阶段，有40家单位开展聚四氟乙烯平板膜生产，以聚四氟乙烯平板膜化学特点以及微孔结构为主，将其在除尘、水过滤、空气除菌、面料等行业广泛进行应用。以下针对聚四氟乙烯滤膜的发展及应用情况实施专门研究。

二、 聚四氟乙烯滤膜的发展

聚四氟乙烯滤膜的发展包括水过滤膜、服装用膜、泡点膜发展。第一，水过滤膜发展。水过滤膜主要是以泡点膜为依据，之后实施亲水改性，主要功能是对废水进行净化，经常用于医药除菌。由于水过滤膜被外国垄断，因此我国还没有办法运用到此项技术，需要对本国的泡点膜技术加强加工以及调整，提升其亲水改性功效，加强对这方面的技术研发，这对国家经济发展有一定推进作用。第二，服装用膜。在20世纪，美国一家公司将织物与聚氨酯的复合膜结合后，用于面料生产，主要功能是防水透湿，现阶段，其已经成了防护服以及户外服装必备材料之一。现阶段，已经出现更高等级的材料，例如纯聚四氟乙烯滤膜复合面料，从不同性质指标比较，美国生产的服装面膜产品的质量最佳，而中国的聚四氟乙烯滤膜技术目前还处于发展阶段，技术也需进一步探究。第三，泡点膜。泡点膜是对泡点最大孔径进行较为精准控制，并详细掌握透气量以及厚度指标，多是在医药行业以及食品方面除菌。现阶段，我国的聚四氟乙烯滤膜加工工艺与对应设备主要是以除尘膜以及服装膜发展来的，对泡点膜加工技术研究还未曾出现新的突破点，泡点膜厚度是50μm～80μm的材料已经被日本以及美国部分公司垄断，因此我国应对聚四氟乙烯滤膜技术加强研究以及探索。

三、 聚四氟乙烯滤膜应用研究

（一）膜蒸馏技术中聚四氟乙烯滤膜的应用

膜蒸馏属于膜分离技术之一，原理是以疏水微孔膜两侧蒸汽压力差作为传质驱动力，将大分子以及无机盐等不挥发组分截留率提升，通过观察其截留率超过100%，也可以将浓度较高的盐水处理，膜蒸馏过程中，疏水性微孔膜材料选择至关重要，膜蒸馏最佳材料应满足：聚四氟乙烯滤膜中空纤维膜表面水接触角要达到130°，装填密度高、费用比较低。

（二）亲水技术中聚四氟乙烯滤膜的应用

聚四氟乙烯滤膜在液固分离中，长时间亲水性起到极大作用，可是由于聚四氟乙烯滤膜氟原子极化率低，加上原子排列过于紧密结构，导致亲水改性难度较大，目前比较常见的亲水性单体经常被用于进行聚四氟乙烯滤膜亲水改性。含磺酸、羥基、羧基等乙烯基单体属于亲水性单体比较常用的，需在辐照作用下进行，例如离子等表面辐照、离子体、电子束等，可是这些方式通常在实验室中应用。有学者发现了滤膜后整理技术以及亲水剂为双组分，一组是含反应性基团，另外一组是亲水基团预聚体，含有羧基、羟基，将这两个结合整理，用于聚四氟乙烯滤膜表面，之后将亲水材料在原纤和结点的表面上包覆，给滤膜应用奠定持久亲水性的支持。

（三）孔径控制技术中聚四氟乙烯滤膜的应用

聚四氟乙烯滤膜孔径主要可以对滤膜的过滤精度控制，因此，聚四氟乙烯滤膜在应用中，对孔径控制具有很大的价值，一般对聚四氟乙烯滤膜孔径控制方式主要有：第一，工艺。平板膜以及纤维膜都可以应用拉伸方式进行加工，而加工过程制膜工艺会对聚四氟乙烯滤膜微孔结构产生很大作用，主要影响因素有倍数、温度以及聚四氟乙烯滤膜拉伸速度、时间。第二，平板膜的双层共拉伸技术。聚四氟乙烯滤膜的分散树脂在温度过高以及聚四氟乙烯滤膜分散树脂共同作用下，会出现结点纠缠以及原纤问题，导致黏结，技术人员以此为依据研究出了平板膜的双层共拉伸技术。黏结后，界面层材料堆积密度得到较好增加，将两侧拉伸期间夹持应力向其中间的传递速度极大提高，保障了薄膜整体的均匀程度。第三，最后通过聚四氟乙烯-六氟丙烯可以将滤膜孔径减小。

四、 结束语

聚四氟乙烯滤膜在国际范围内已经得到较快的发展，特别是在美国以及日本，而我国聚四氟乙烯滤膜技术发展还处于发展过程中，目前聚四氟乙烯滤膜的膜蒸馏技术、亲水改性技术等已经得到较好的应用。通过对聚四氟乙烯滤膜实验结果显示，经过过滤后的空气中PM2.5含量是0.9μg/m3，指标要比规定标准低。现阶段，聚四氟乙烯滤膜中空纤维膜蒸馏技术已经在海水反渗透浓水、海水淡化等方面加强研究，期望会对科技发展有较大价值。

参考文献：

[1]蔺爱国.改性聚四氟乙烯滤膜精细处理油田含油污水技术研究[D].青岛：中国石油大学（华东），2006.

[2]南京卡佛科学仪器有限公司， 环境保护部南京环境科学研究所.一种适用于气体采样的聚四氟乙烯滤膜夹套装置：CN201720688208.6[P].2018-05-01.

[3]辽宁工程技术大学.一种采用聚四氟乙烯滤膜的油水分离装置：CN201621094791.X[P].2017-04-05.

作者简介：

孙克原，南京肯特复合材料股份有限公司。