一種聚四氟乙烯中空纖維膜組件的澆注方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚四氟乙烯中空纖維膜組件的澆注方法；該方法是通過大氣壓下等離子絲處理裝置對聚四氟乙烯中空纖維膜進行表面處理，后采用環(huán)氧樹脂膠黏劑或聚氨酯膠黏劑進行膜組件的澆注。與鈉萘刻蝕、輻射接枝等方法相比，本發(fā)明具有環(huán)境友好性和對本體無傷害，處理效率高，易于實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)的優(yōu)勢。本發(fā)明中等離子體處理方法的使用，可確保膜組件中膜絲與環(huán)氧樹脂膠黏劑或聚氨酯膠黏劑間的牢固結(jié)合，膜絲不易滑脫，膜組件密封粘結(jié)性良好。
【專利說明】
一種聚四氟乙烯中空纖維膜組件的澆注方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及中空纖維膜組件的澆注方法，具體涉及一種聚四氟乙烯中空纖維膜改性處理后膜組件的澆注方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚四氟乙烯中空纖維膜在超微濾、膜蒸餾、膜生物反應(yīng)器、電子工業(yè)高濃度電鍍廢水處理等膜分離過程具有廣泛的應(yīng)用價值。聚四氟乙烯是綜合性能優(yōu)良的高分子材料，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性，聚四氟乙烯中空纖維膜組件在航空航天、石油化工、機械、電子電器、建筑、紡織等諸多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]聚四氟乙烯中空纖維膜需以膜組件形式應(yīng)用，因其表面能極低，與常規(guī)聚氨酯、環(huán)氧樹脂等粘結(jié)材料親合力差，粘結(jié)強度低，導(dǎo)致膜組件產(chǎn)品澆注不牢，使用過程中中空纖維膜易與膠黏劑滑脫，出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象等問題，因此，膜組件澆注問題急需解決。如CN201010231157采用環(huán)氧樹脂膠黏劑和聚氨酯膠黏劑混合二次澆鑄的方式進行膜組件的制備，但預(yù)先采用鈉萘溶液進行處理，鈉萘溶液制備過程復(fù)雜危險，儲存要求高，有效期短，且處理過程對膜本體損傷大。如CN102641664A采用α-氰基丙烯酸酯等界面改性劑對中空纖維膜進行滲透處理，然后再用環(huán)氧樹脂膠黏劑澆注，但界面改性劑屬于物理改性，且改性劑的滲透能力有限，改性層與中空纖維膜本體界面間結(jié)合力不強。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種聚四氟乙烯中空纖維膜組件的澆注方法，該方法是通過大氣壓下介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體對聚四氟乙烯中空纖維膜進行表面活化處理，后采用環(huán)氧樹脂膠黏劑或聚氨酯膠黏劑進行澆注。通過此方法，可將聚四氟乙烯中空纖維膜澆注成中空纖維膜組件，膜絲與膠黏劑密封良好，拉伸粘結(jié)強度有很大提高。
[0005 ]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種聚四氟乙烯中空纖維膜組件的澆注方法，包括以下步驟:
[0007](I)聚四氟乙烯中空纖維膜等離子活化處理
[0008]將聚四氟乙烯中空纖維膜置于等離子絲處理裝置中，處理電壓為100V?220V，電流不高于1A，放電間距為3mm?10mm，處理時間為20s?30min，處理過程中對聚四氟乙稀中空纖維膜進行軸向旋轉(zhuǎn)，處理后得到活化聚四氟乙烯中空纖維膜；
[0009](2)等離子改性聚四氟乙烯膜組件的澆注
[0010]采用環(huán)氧樹脂膠黏劑或聚氨酯膠黏劑，將所得的活化聚四氟乙烯中空纖維膜澆注于固體澆注殼中，固化溫度為15°C?35°C，固化時間為1h?30h，制得聚四氟乙烯中空纖維膜組件。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟(I)中等離子絲處理裝置對聚四氟乙烯中空纖維膜的處理條件為:處理電壓為100V?220V，電流為3A?5A，放電間距為5mm?1mm，處理時間為Imin?1min0
[0012]優(yōu)選的，所述步驟(2)的澆注深度為4cm。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是:
[0014]本發(fā)明提供一種聚四氟乙烯中空纖維膜組件的澆注方法，該方法是通過大氣壓下低溫等離子絲處理裝置對聚四氟乙烯中空纖維膜外表面進行活化處理，然后采用環(huán)氧樹脂膠黏劑或聚氨酯膠黏劑進行澆注;通過該方法，可將聚四氟乙烯中空纖維膜澆注成中空纖維膜組件，拉伸粘結(jié)強度測試中，處理后的膜絲與膠黏劑之間的拉伸載荷大幅提高，密封粘結(jié)性能有很大改善。
【附圖說明】
[0015]圖1是聚四氟乙烯中空纖維膜活化處理前的外表面粗糙度圖；
[0016]圖2是聚四氟乙烯中空纖維膜活化處理后的外表面粗糙度圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]一種聚四氟乙烯中空纖維膜組件的澆注方法，包括以下步驟:
[0019](I)聚四氟乙烯中空纖維膜等離子活化處理
[0020]將聚四氟乙烯中空纖維膜置于等離子絲處理裝置中，處理電壓為100V?220V，電流不高于1A，放電間距為3mm?10mm，處理時間為20s?30min，處理過程中對聚四氟乙稀中空纖維膜進行軸向旋轉(zhuǎn)，處理后得到活化聚四氟乙烯中空纖維膜；
[0021](2)等離子改性聚四氟乙烯膜組件的澆注
[0022]采用環(huán)氧樹脂膠黏劑或聚氨酯膠黏劑，將所得的活化聚四氟乙烯中空纖維膜澆注于固體澆注殼中，固化溫度為15°C?35°C，固化時間為1h?30h，制得聚四氟乙烯中空纖維膜組件。
[0023]所述固體澆注殼為同一尺寸的市售產(chǎn)品。
[0024]優(yōu)選的，所述步驟(I)中等離子絲處理裝置對聚四氟乙烯中空纖維膜的處理條件為:處理電壓為100V?220V，電流為3A?5A，放電間距為5mm?1mm，處理時間為Imin?1min0
[0025]優(yōu)選的，所述步驟(2)的澆注深度為4cm。
[0026]實施例1:
[0027](I)聚四氟乙烯中空纖維膜等離子活化處理
[0028]將聚四氟乙烯中空纖維膜置于等離子絲處理裝置中，處理電壓為220V，電流為4A，放電間距為10mm，處理時間為5min，處理過程中對膜絲進行軸向旋轉(zhuǎn)使處理均勻，然后得到活化聚四氟乙烯中空纖維膜；
[0029](2)等離子改性聚四氟乙烯膜組件的澆注
[0030]采用環(huán)氧樹脂膠黏劑，將所得的活化聚四氟乙烯中空纖維膜澆注于固體澆注殼中，固化溫度為25°C，固化時間為24h，制成聚四氟乙烯中空纖維膜組件，澆鑄深度為4cm。
[0031]對聚四氟乙烯中空纖維膜組件膜絲與膠黏劑之間的拉伸粘結(jié)強度進行測試，測試儀器為電子萬用強力機，測試條件為夾持距離100mm，拉伸速率250mm/min，膜絲從膠黏劑中滑脫時的拉伸載荷為77.45N。
[0032]實施例2:
[0033](I)聚四氟乙烯中空纖維膜等離子活化處理
[0034]將聚四氟乙烯中空纖維膜置于等離子絲處理裝置中，處理電壓為200V，電流為5A，放電間距為8mm，處理時間為7min，處理過程中對膜絲進行軸向旋轉(zhuǎn)使處理均勻，然后得到活化聚四氟乙烯中空纖維膜；
[0035](2)等離子改性聚四氟乙烯膜組件的澆注
[0036]采用環(huán)氧樹脂膠黏劑，將所得的活化聚四氟乙烯中空纖維膜澆注于固體澆注殼中，固化溫度為25°C，固化時間為24h，制成聚四氟乙烯中空纖維膜組件。
[0037]對聚四氟乙烯中空纖維膜組件膜絲與環(huán)氧樹脂膠黏劑之間的拉伸粘結(jié)強度進行測試，測試儀器為電子萬用強力機，測試條件為夾持距離100mm，拉伸速率250mm/min，膜絲從環(huán)氧樹脂膠黏劑中滑脫時的拉伸載荷為71.50N。
[0038]實施例3:
[0039](I)聚四氟乙烯中空纖維膜等離子活化處理
[0040]將聚四氟乙烯中空纖維膜置于等離子絲處理裝置中，處理電壓為120V，電流為3A，放電間距為6mm，處理時間為5min，處理過程中對膜絲進行軸向旋轉(zhuǎn)使處理均勻，然后得到活化聚四氟乙烯中空纖維膜；
[0041](2)等離子改性聚四氟乙烯膜組件的澆注
[0042]采用環(huán)氧樹脂膠黏劑，將所得的活化聚四氟乙烯中空纖維膜澆注于固體澆注殼中，固化溫度為25°C，固化時間為24h，制成聚四氟乙烯中空纖維膜組件。
[0043]對聚四氟乙烯中空纖維膜組件膜絲與環(huán)氧樹脂膠黏劑之間的拉伸粘結(jié)強度進行測試，測試儀器為電子萬用強力機，測試條件為夾持距離100mm，拉伸速率250mm/min，膜絲從環(huán)氧樹脂膠黏劑中滑脫時的拉伸載荷為61.90N。
[0044]實施例4:
[0045](I)聚四氟乙烯中空纖維膜等離子活化處理
[0046]將聚四氟乙烯中空纖維膜置于等離子絲處理裝置中，處理電壓為100V，電流為3A，放電間距為4mm，處理時間為7min，處理過程中對膜絲進行軸向旋轉(zhuǎn)使處理均勻，然后得到活化聚四氟乙烯中空纖維膜；
[0047](2)等離子改性聚四氟乙烯膜組件的澆注
[0048]采用環(huán)氧樹脂膠黏劑，將所得的活化聚四氟乙烯中空纖維膜澆注于固體澆注殼中，固化溫度為25°C，固化時間為24h，制成聚四氟乙烯中空纖維膜組件。
[0049]對聚四氟乙烯中空纖維膜組件膜絲與環(huán)氧樹脂膠黏劑之間的拉伸粘結(jié)強度進行測試，測試儀器為電子萬用強力機，測試條件為夾持距離100mm，拉伸速率250mm/min，膜絲從膠黏劑中滑脫時的拉伸載荷為58.37N。
[0050]實施例5:
[0051](I)聚四氟乙烯中空纖維膜等離子活化處理
[0052]處理過程同實施例4;
[0053](2)等離子改性聚四氟乙烯膜組件的澆注
[0054]采用聚氨酯膠黏劑(上?？颠_化工新材料股份有限公司)，將所得的活化聚四氟乙烯中空纖維膜澆注于固體澆注殼中，固化溫度為25°C，固化時間為24h，制成聚四氟乙烯中空纖維膜組件。
[0055]對聚四氟乙烯中空纖維膜組件膜絲與聚氨酯膠黏劑之間的拉伸粘結(jié)強度進行測試，測試條件同實施例4，膜絲從聚氨酯膠黏劑中滑脫時的拉伸載荷為60.52N。
[0056]對比例1:
[0057]采用環(huán)氧樹脂膠黏劑，將未經(jīng)活化處理的聚四氟乙烯中空纖維膜直接澆注于固體澆注殼中，固化溫度為25°C，固化時間為24h，制成聚四氟乙烯中空纖維膜組件。
[0058]對聚四氟乙烯中空纖維膜組件膜絲與環(huán)氧樹脂膠黏劑之間的拉伸粘結(jié)強度進行測試，測試儀器為電子萬用強力機，測試條件為夾持距離100mm，拉伸速率250mm/min，膜絲從環(huán)氧樹脂膠黏劑中滑脫時的拉伸載荷為9.83N。
[0059]與實施例1?4相比，實施例5的特征在于:所制備的膜組件可在高溫條件下使用，其原因在于實施例5所使用的聚氨酯膠黏劑為耐高溫膠黏劑。
[0060]由實施例1?5及對比例I的測試結(jié)果可以得出，經(jīng)等離子改性處理后澆注所得的聚四氟乙烯中空纖維膜組件，膜絲從膠黏劑中滑脫的拉伸應(yīng)力由9.83N提升至58N以上，拉伸強度有很大程度的提高，有效地避免了中空纖維膜組件使用過程中的滲漏問題。
[0061]實施例1?5提供了一種聚四氟乙烯中空纖維膜組件的澆注方法，該方法是通過大氣壓下低溫等離子絲處理裝置對聚四氟乙烯中空纖維膜外表面進行活化處理，然后采用環(huán)氧樹脂膠黏劑或聚氨酯膠黏劑進行澆注;等離子處理屬于干化學(xué)處理方法，可使聚四氟乙烯表面產(chǎn)生活性自由基或基團，可與膠黏劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，減小表面惰性，且對膜絲本體性能無破壞，環(huán)境適應(yīng)性好，處理效率高。使用德國Bruker光學(xué)輪廓儀對聚四氟乙烯中空纖維膜活化處理前、后的外表面粗糙度進行測試，分別得到圖1和圖2;由圖1、圖2對比可知，處理后中空纖維膜外表面粗糙度增大，膜絲與膠黏劑的接觸面積增大，表面的可粘結(jié)性增強。
[0062]有上述可知，與傳統(tǒng)的化學(xué)刻蝕等方法相比，本發(fā)明對膜絲本體性能無破壞，環(huán)境適應(yīng)性好，處理效率高，處理過程簡單，處理后的膜絲與膠黏劑之間的拉伸載荷大幅提高，密封粘結(jié)性能有很大改善。
[0063]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出的是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種聚四氟乙烯中空纖維膜組件的澆注方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)聚四氟乙烯中空纖維膜等離子活化處理 將聚四氟乙烯中空纖維膜置于等離子絲處理裝置中，處理電壓為10V?220V，電流不高于1A，放電間距為3mm?10mm，處理時間為20s?30min，處理過程中對聚四氟乙稀中空纖維膜進行軸向旋轉(zhuǎn)，處理后得到活化聚四氟乙烯中空纖維膜； (2)等離子改性聚四氟乙烯膜組件的澆注 采用環(huán)氧樹脂膠黏劑或聚氨酯膠黏劑，將所得的活化聚四氟乙烯中空纖維膜澆注于固體澆注殼中，固化溫度為15°C?35°C，固化時間為1h?30h，制得聚四氟乙烯中空纖維膜組件。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種聚四氟乙烯中空纖維膜組件的澆注方法，其特征在于所述步驟(I)中等離子絲處理裝置對聚四氟乙烯中空纖維膜的處理條件為:處理電壓為10V?220V，電流為3A?5A，放電間距為5mm?10mm，處理時間為Imin?I Omin。3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種聚四氟乙烯中空纖維膜組件的澆注方法，其特征在于所述步驟(2)的澆注深度為4cm。
【文檔編號】B01D69/08GK105854639SQ201610323129
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】陳江榮, 劉國昌, 郭春剛, 李曉明, 呂經(jīng)烈, 張慧峰, 張雨山
【申請人】國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所