聚四氟乙烯濾膜的發展及應用研究

摘 要：聚四氟乙烯膜材加工方法主要有三種，分別是壓延、車削以及拉伸等，膜材可以利用拉伸法進行制作，會用到的材料是聚四氟乙烯濾膜原料，這種情況下，制作成功的膜材微孔結構良好，可以將其在過濾中進行大量運用。在拉伸方法加工的基礎上，聚四氟乙烯濾膜可以分為管式膜、平板膜、中空纖維膜。一般人們以微孔結構以及制品形狀為主，將聚四氟乙烯濾膜在空氣凈化行業中大量應用。

關鍵詞：聚四氟乙烯濾膜;發展;應用

一、 引言

20世紀60年代，聚四氟乙烯平板膜被美國一家公司制造，之后美國Gore發明雙向拉伸技術加工出平板膜。美國制造成功平板膜后，日本也相繼研制出了聚四氟乙烯濾膜薄膜，優勢是多孔、多層、半燒結。而我國是在20世紀的70年代，在拉伸方法基礎上也制造出聚四氟乙烯平板膜，并將自應用于市場。現階段，有40家單位開展聚四氟乙烯平板膜生產，以聚四氟乙烯平板膜化學特點以及微孔結構為主，將其在除塵、水過濾、空氣除菌、面料等行業廣泛進行應用。以下針對聚四氟乙烯濾膜的發展及應用情況實施專門研究。

二、 聚四氟乙烯濾膜的發展

聚四氟乙烯濾膜的發展包括水過濾膜、服裝用膜、泡點膜發展。第一，水過濾膜發展。水過濾膜主要是以泡點膜為依據，之后實施親水改性，主要功能是對廢水進行凈化，經常用于醫藥除菌。由于水過濾膜被外國壟斷，因此我國還沒有辦法運用到此項技術，需要對本國的泡點膜技術加強加工以及調整，提升其親水改性功效，加強對這方面的技術研發，這對國家經濟發展有一定推進作用。第二，服裝用膜。在20世紀，美國一家公司將織物與聚氨酯的復合膜結合后，用于面料生產，主要功能是防水透濕，現階段，其已經成了防護服以及戶外服裝必備材料之一。現階段，已經出現更高等級的材料，例如純聚四氟乙烯濾膜復合面料，從不同性質指標比較，美國生產的服裝面膜產品的質量最佳，而中國的聚四氟乙烯濾膜技術目前還處于發展階段，技術也需進一步探究。第三，泡點膜。泡點膜是對泡點最大孔徑進行較為精準控制，并詳細掌握透氣量以及厚度指標，多是在醫藥行業以及食品方面除菌。現階段，我國的聚四氟乙烯濾膜加工工藝與對應設備主要是以除塵膜以及服裝膜發展來的，對泡點膜加工技術研究還未曾出現新的突破點，泡點膜厚度是50μm～80μm的材料已經被日本以及美國部分公司壟斷，因此我國應對聚四氟乙烯濾膜技術加強研究以及探索。

三、 聚四氟乙烯濾膜應用研究

（一）膜蒸餾技術中聚四氟乙烯濾膜的應用

膜蒸餾屬于膜分離技術之一，原理是以疏水微孔膜兩側蒸汽壓力差作為傳質驅動力，將大分子以及無機鹽等不揮發組分截留率提升，通過觀察其截留率超過100%，也可以將濃度較高的鹽水處理，膜蒸餾過程中，疏水性微孔膜材料選擇至關重要，膜蒸餾最佳材料應滿足：聚四氟乙烯濾膜中空纖維膜表面水接觸角要達到130°，裝填密度高、費用比較低。

（二）親水技術中聚四氟乙烯濾膜的應用

聚四氟乙烯濾膜在液固分離中，長時間親水性起到極大作用，可是由于聚四氟乙烯濾膜氟原子極化率低，加上原子排列過于緊密結構，導致親水改性難度較大，目前比較常見的親水性單體經常被用于進行聚四氟乙烯濾膜親水改性。含磺酸、羥基、羧基等乙烯基單體屬于親水性單體比較常用的，需在輻照作用下進行，例如離子等表面輻照、離子體、電子束等，可是這些方式通常在實驗室中應用。有學者發現了濾膜后整理技術以及親水劑為雙組分，一組是含反應性基團，另外一組是親水基團預聚體，含有羧基、羥基，將這兩個結合整理，用于聚四氟乙烯濾膜表面，之后將親水材料在原纖和結點的表面上包覆，給濾膜應用奠定持久親水性的支持。

（三）孔徑控制技術中聚四氟乙烯濾膜的應用

聚四氟乙烯濾膜孔徑主要可以對濾膜的過濾精度控制，因此，聚四氟乙烯濾膜在應用中，對孔徑控制具有很大的價值，一般對聚四氟乙烯濾膜孔徑控制方式主要有：第一，工藝。平板膜以及纖維膜都可以應用拉伸方式進行加工，而加工過程制膜工藝會對聚四氟乙烯濾膜微孔結構產生很大作用，主要影響因素有倍數、溫度以及聚四氟乙烯濾膜拉伸速度、時間。第二，平板膜的雙層共拉伸技術。聚四氟乙烯濾膜的分散樹脂在溫度過高以及聚四氟乙烯濾膜分散樹脂共同作用下，會出現結點糾纏以及原纖問題，導致黏結，技術人員以此為依據研究出了平板膜的雙層共拉伸技術。黏結后，界面層材料堆積密度得到較好增加，將兩側拉伸期間夾持應力向其中間的傳遞速度極大提高，保障了薄膜整體的均勻程度。第三，最后通過聚四氟乙烯-六氟丙烯可以將濾膜孔徑減小。

四、 結束語

聚四氟乙烯濾膜在國際范圍內已經得到較快的發展，特別是在美國以及日本，而我國聚四氟乙烯濾膜技術發展還處于發展過程中，目前聚四氟乙烯濾膜的膜蒸餾技術、親水改性技術等已經得到較好的應用。通過對聚四氟乙烯濾膜實驗結果顯示，經過過濾后的空氣中PM2.5含量是0.9μg/m3，指標要比規定標準低。現階段，聚四氟乙烯濾膜中空纖維膜蒸餾技術已經在海水反滲透濃水、海水淡化等方面加強研究，期望會對科技發展有較大價值。

參考文獻：

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作者簡介：

孫克原，南京肯特復合材料股份有限公司。