CN113663413B - 一种超疏水ptfe滤布及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合材料领域,具体为一种超疏水PTFE滤布及其制备方法,由基布和覆膜层组成;所述覆膜层由以下成分制备而成:PTFE乳液、聚乙烯醇、改性聚苯胺、聚有机硅氧烷微球、聚二甲基硅氧烷、乙撑双硬脂酸酰胺、微晶石蜡、单硬脂酸甘油酯、水,本发明所制备的PTFE滤布具有优良的力学性能,使用寿命长,而且具有超疏水表面,表面能低,可以达到防污、防腐的效果,能够有效避免物料粘附,容易清洗。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料领域,具体涉及一种超疏水PTFE滤布及其制备方法。
背景技术
滤布是由天然纤维或合成纤维织成的过滤介质,包括金属网或滤网。主要应用于空气过滤、清除粉尘、固液分离等,在冶炼厂、化工厂、制糖、染料、医药、食品等工业被广泛应用,但是在滤布使用过程中,由于机械强度不够,往往反复使用过程中会有断丝、漏料的情况发生,而且在进行过滤操作后物料容易粘附在滤布上,难以清洗,影响生产进度。
发明内容
发明目的:针对上述技术问题,本发明提供了一种超疏水PTFE滤布及其制备方法。
本发明所采用的技术方案如下:
一种超疏水PTFE滤布,由基布和覆膜层组成;
所述覆膜层由以下成分制备而成:
PTFE乳液、聚乙烯醇、改性聚苯胺、聚有机硅氧烷微球、聚二甲基硅氧烷、乙撑双硬脂酸酰胺、微晶石蜡、单硬脂酸甘油酯、水。
进一步地,所述基布的材质为涤纶、丙纶、锦纶、维纶中的任意一种,优选为涤纶。
进一步地,所述覆膜层由以下重量份数的成分制备而成:
PTFE乳液80-100份、聚乙烯醇5-10份、改性聚苯胺10-20份、聚有机硅氧烷微球10-15份、聚二甲基硅氧烷1-3份、乙撑双硬脂酸酰胺0.1-0.5份、微晶石蜡0.1-0.5份、单硬脂酸甘油酯0.1-0.5份、水100-200份。
优选地,所述覆膜层由以下重量份数的成分制备而成:
PTFE乳液100份、聚乙烯醇5份、改性聚苯胺15份、聚有机硅氧烷微球15份、聚二甲基硅氧烷2份、乙撑双硬脂酸酰胺0.1份、微晶石蜡0.5份、单硬脂酸甘油酯0.5份、水150份。
进一步地,所述PTFE乳液的固含量≥60%。
进一步地,所述改性聚苯胺的制备方法如下:
S1:将3-氨基苯磺酸、复合乳化剂加入到盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到A溶液;
S2:将苯胺加入到盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到B溶液;
S3:将B溶液缓慢加入A溶液中,加完后混合10-30min,冰浴下滴加引发剂溶液,滴毕后继续搅拌反应1-2h,恢复室温反应2-4h,抽滤,水洗至中性后,烘干即可。
进一步地,所述复合乳化剂由乳化剂TMN-10、乳化剂TX-100、乳化剂NP-40复配而成;
乳化剂TMN-10、乳化剂TX-100、乳化剂NP-40复配时的质量比优选为1-5:1-5:1。
进一步地,所述引发剂溶液为质量浓度为1-5%的过硫酸铵水溶液。
进一步地,所述聚有机硅氧烷微球的制备方法如下:
氮气保护下将有机硅氧烷单体、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠加入到水中,搅拌40-80min,再加入三乙胺,搅拌反应10-20min,抽滤,水洗至中性后,烘干即可。
进一步地,所述有机硅氧烷单体为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、异丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、7-辛烯基三甲氧基硅烷、3-环己烯基三甲氧基硅烷、4-环辛烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷中的任意一种;
优选为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和3-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种。
上述超疏水PTFE滤布的制备方法:
将聚乙烯醇、改性聚苯胺、聚有机硅氧烷微球、聚二甲基硅氧烷、乙撑双硬脂酸酰胺、微晶石蜡、单硬脂酸甘油酯、水加入PTFE乳液中搅拌混合均匀得到覆膜液,将基布水洗后乙醇洗涤并烘干,以1:40-80的浴比浸入所述覆膜液中,室温浸渍10-15min后取出,40-50℃减压烘干即可。
本发明的有益效果:
本发明提供了一种超疏水PTFE滤布,聚四氟乙烯(PTFE)具有极其良好的化学稳定性,耐强酸、强碱和耐多种化学产品的腐蚀以及宽广的耐温性能,作为覆膜材料,对聚酯滤布进行覆膜处理,可以有效改善其力学性能和抗腐蚀性能,聚乙烯醇具有一定的分散性,可以改善覆膜液的粘度和均匀度,使覆膜层更为均匀致密,改性聚苯胺的加入可以与PTFE形成了粗糙的微纳米多级分层结构,降低表面能,而且由于其刚性结构能进一步提高覆膜层的力学性能,聚有机硅氧烷微球具有无机/有机杂化材料的优异性能和微米级粒子的独特效应,与聚二甲基硅氧烷一起加入可以在覆膜层表面形成超疏水结构,使滤布表面接触角由105°提升至150°以上,本发明所制备的PTFE滤布具有优良的力学性能,使用寿命长,而且具有超疏水表面(水接触角大于150°),表面能低,可以达到防污、防腐的效果,能够有效避免物料粘附,容易清洗。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备超疏水PTFE滤布的接触角图。
具体实施方式
实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1:
一种超疏水PTFE滤布,由涤纶材质的基布(大连华隆)和覆膜层组成;
覆膜层由以下重量份数的成分制备而成:
PTFE乳液(美国杜邦,固含量≥60%)100份、聚乙烯醇(济南金牛化工)5份、改性聚苯胺(自制)15份、聚有机硅氧烷微球(自制)15份、聚二甲基硅氧烷(湖南雪天精细化工)2份、乙撑双硬脂酸酰胺(湖南雪天精细化工)0.1份、微晶石蜡(山东顾诚)0.5份、单硬脂酸甘油酯(山东顾诚)0.5份、水150份。
其中,改性聚苯胺的制备方法如下:
将3-氨基苯磺酸、乳化剂TMN-10、乳化剂TX-100、乳化剂NP-40按质量比1:1:1复配的复合乳化剂加入到1mol/L盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到A溶液,将苯胺加入到1mol/L盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到B溶液,将B溶液缓慢加入A溶液中,加完后混合20min,将质量浓度为1%的过硫酸铵水溶液作为引发剂,冰浴下滴加进体系中,滴毕后继续搅拌反应1h,恢复室温反应4h,抽滤,水洗至中性后,烘干。
聚有机硅氧烷微球的制备方法如下:
氮气保护下将甲基三甲氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠加入到水中,搅拌60min,再加入三乙胺,搅拌反应20min,抽滤,水洗至中性后,烘干。
上述超疏水PTFE滤布的制备方法:
将聚乙烯醇、改性聚苯胺、聚有机硅氧烷微球、聚二甲基硅氧烷、乙撑双硬脂酸酰胺、微晶石蜡、单硬脂酸甘油酯、水加入PTFE乳液中搅拌混合均匀得到覆膜液,将基布水洗后乙醇洗涤并烘干,以1:60的浴比浸入所述覆膜液中,室温浸渍10min后取出,45℃减压烘干即可。
实施例2:
一种超疏水PTFE滤布,由涤纶材质的基布(大连华隆)和覆膜层组成;
覆膜层由以下重量份数的成分制备而成:
PTFE乳液(美国杜邦,固含量≥60%)95份、聚乙烯醇(济南金牛化工)5份、改性聚苯胺(自制)15份、聚有机硅氧烷微球(自制)10份、聚二甲基硅氧烷(湖南雪天精细化工)2份、乙撑双硬脂酸酰胺(湖南雪天精细化工)0.2份、微晶石蜡(山东顾诚)0.1份、单硬脂酸甘油酯(山东顾诚)0.5份、水150份。
其中,改性聚苯胺的制备方法如下:
将3-氨基苯磺酸、乳化剂TMN-10、乳化剂TX-100、乳化剂NP-40按质量比2:1:1复配的复合乳化剂加入到1mol/L盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到A溶液,将苯胺加入到1mol/L盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到B溶液,将B溶液缓慢加入A溶液中,加完后混合30min,将质量浓度为1%的过硫酸铵水溶液作为引发剂,冰浴下滴加进体系中,滴毕后继续搅拌反应1h,恢复室温反应3h,抽滤,水洗至中性后,烘干。
聚有机硅氧烷微球的制备方法如下:
氮气保护下将乙基三甲氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠加入到水中,搅拌80min,再加入三乙胺,搅拌反应10min,抽滤,水洗至中性后,烘干。
上述超疏水PTFE滤布的制备方法:
将聚乙烯醇、改性聚苯胺、聚有机硅氧烷微球、聚二甲基硅氧烷、乙撑双硬脂酸酰胺、微晶石蜡、单硬脂酸甘油酯、水加入PTFE乳液中搅拌混合均匀得到覆膜液,将基布水洗后乙醇洗涤并烘干,以1:50的浴比浸入所述覆膜液中,室温浸渍10min后取出,40℃减压烘干即可。
实施例3:
一种超疏水PTFE滤布,由涤纶材质的基布(大连华隆)和覆膜层组成;
覆膜层由以下重量份数的成分制备而成:
PTFE乳液(美国杜邦,固含量≥60%)80份、聚乙烯醇(济南金牛化工)5份、改性聚苯胺(自制)10份、聚有机硅氧烷微球(自制)10份、聚二甲基硅氧烷(湖南雪天精细化工)1份、乙撑双硬脂酸酰胺(湖南雪天精细化工)0.1份、微晶石蜡(山东顾诚)0.1份、单硬脂酸甘油酯(山东顾诚)0.1份、水150份。
其中,改性聚苯胺的制备方法如下:
将3-氨基苯磺酸、乳化剂TMN-10、乳化剂TX-100、乳化剂NP-40按质量比5:1:1复配的复合乳化剂加入到1mol/L盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到A溶液,将苯胺加入到1mol/L盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到B溶液,将B溶液缓慢加入A溶液中,加完后混合30min,将质量浓度为1%的过硫酸铵水溶液作为引发剂,冰浴下滴加进体系中,滴毕后继续搅拌反应2h,恢复室温反应2h,抽滤,水洗至中性后,烘干。
聚有机硅氧烷微球的制备方法如下:
氮气保护下将乙烯基三甲氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠加入到水中,搅拌40min,再加入三乙胺,搅拌反应20min,抽滤,水洗至中性后,烘干。
上述超疏水PTFE滤布的制备方法:
将聚乙烯醇、改性聚苯胺、聚有机硅氧烷微球、聚二甲基硅氧烷、乙撑双硬脂酸酰胺、微晶石蜡、单硬脂酸甘油酯、水加入PTFE乳液中搅拌混合均匀得到覆膜液,将基布水洗后乙醇洗涤并烘干,以1:40的浴比浸入所述覆膜液中,室温浸渍15min后取出,40℃减压烘干即可。
实施例4:
一种超疏水PTFE滤布,由涤纶材质的基布(大连华隆)和覆膜层组成;
覆膜层由以下重量份数的成分制备而成:
PTFE乳液(美国杜邦,固含量≥60%)100份、聚乙烯醇(济南金牛化工)10份、改性聚苯胺(自制)20份、聚有机硅氧烷微球(自制)15份、聚二甲基硅氧烷(湖南雪天精细化工)3份、乙撑双硬脂酸酰胺(湖南雪天精细化工)0.5份、微晶石蜡(山东顾诚)0.5份、单硬脂酸甘油酯(山东顾诚)0.5份、水150份。
其中,改性聚苯胺的制备方法如下:
将3-氨基苯磺酸、乳化剂TMN-10、乳化剂TX-100、乳化剂NP-40按质量比5:1:1复配的复合乳化剂加入到1mol/L盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到A溶液,将苯胺加入到1mol/L盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到B溶液,将B溶液缓慢加入A溶液中,加完后混合30min,将质量浓度为5%的过硫酸铵水溶液作为引发剂,冰浴下滴加进体系中,滴毕后继续搅拌反应2h,恢复室温反应4h,抽滤,水洗至中性后,烘干。
聚有机硅氧烷微球的制备方法如下:
氮气保护下将3-巯丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠加入到水中,搅拌80min,再加入三乙胺,搅拌反应20min,抽滤,水洗至中性后,烘干。
上述超疏水PTFE滤布的制备方法:
将聚乙烯醇、改性聚苯胺、聚有机硅氧烷微球、聚二甲基硅氧烷、乙撑双硬脂酸酰胺、微晶石蜡、单硬脂酸甘油酯、水加入PTFE乳液中搅拌混合均匀得到覆膜液,将基布水洗后乙醇洗涤并烘干,以1:80的浴比浸入所述覆膜液中,室温浸渍15min后取出,50℃减压烘干即可。
实施例5:
一种超疏水PTFE滤布,由涤纶材质的基布(大连华隆)和覆膜层组成;
覆膜层由以下重量份数的成分制备而成:
PTFE乳液(美国杜邦,固含量≥60%)100份、聚乙烯醇(济南金牛化工)5份、改性聚苯胺(自制)20份、聚有机硅氧烷微球(自制)10份、聚二甲基硅氧烷(湖南雪天精细化工)3份、乙撑双硬脂酸酰胺(湖南雪天精细化工)0.1份、微晶石蜡(山东顾诚)0.5份、单硬脂酸甘油酯(山东顾诚)0.1份、水150份。
其中,改性聚苯胺的制备方法如下:
将3-氨基苯磺酸、乳化剂TMN-10、乳化剂TX-100、乳化剂NP-40按质量比5:1:1复配的复合乳化剂加入到1mol/L盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到A溶液,将苯胺加入到1mol/L盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到B溶液,将B溶液缓慢加入A溶液中,加完后混合30min,将质量浓度为1%的过硫酸铵水溶液作为引发剂,冰浴下滴加进体系中,滴毕后继续搅拌反应2h,恢复室温反应2h,抽滤,水洗至中性后,烘干。
聚有机硅氧烷微球的制备方法如下:
氮气保护下将乙烯基三甲氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠加入到水中,搅拌80min,再加入三乙胺,搅拌反应10min,抽滤,水洗至中性后,烘干。
上述超疏水PTFE滤布的制备方法:
将聚乙烯醇、改性聚苯胺、聚有机硅氧烷微球、聚二甲基硅氧烷、乙撑双硬脂酸酰胺、微晶石蜡、单硬脂酸甘油酯、水加入PTFE乳液中搅拌混合均匀得到覆膜液,将基布水洗后乙醇洗涤并烘干,以1:80的浴比浸入所述覆膜液中,室温浸渍10min后取出,50℃减压烘干即可。
实施例6:
一种超疏水PTFE滤布,由涤纶材质的基布(大连华隆)和覆膜层组成;
覆膜层由以下重量份数的成分制备而成:
PTFE乳液(美国杜邦,固含量≥60%)100份、聚乙烯醇(济南金牛化工)5份、改性聚苯胺(自制)10份、聚有机硅氧烷微球(自制)10份、聚二甲基硅氧烷(湖南雪天精细化工)1份、乙撑双硬脂酸酰胺(湖南雪天精细化工)0.1份、微晶石蜡(山东顾诚)0.1份、单硬脂酸甘油酯(山东顾诚)0.5份、水150份。
其中,改性聚苯胺的制备方法如下:
将3-氨基苯磺酸、乳化剂TMN-10、乳化剂TX-100、乳化剂NP-40按质量比1:2:1复配的复合乳化剂加入到1mol/L盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到A溶液,将苯胺加入到1mol/L盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到B溶液,将B溶液缓慢加入A溶液中,加完后混合20min,将质量浓度为1%的过硫酸铵水溶液作为引发剂,冰浴下滴加进体系中,滴毕后继续搅拌反应1h,恢复室温反应2h,抽滤,水洗至中性后,烘干。
聚有机硅氧烷微球的制备方法如下:
氮气保护下将甲基三甲氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠加入到水中,搅拌50min,再加入三乙胺,搅拌反应20min,抽滤,水洗至中性后,烘干。
上述超疏水PTFE滤布的制备方法:
将聚乙烯醇、改性聚苯胺、聚有机硅氧烷微球、聚二甲基硅氧烷、乙撑双硬脂酸酰胺、微晶石蜡、单硬脂酸甘油酯、水加入PTFE乳液中搅拌混合均匀得到覆膜液,将基布水洗后乙醇洗涤并烘干,以1:50的浴比浸入所述覆膜液中,室温浸渍10min后取出,45℃减压烘干即可。
对比例1:
对比例1与实施例1基本相同,区别在于,没有覆膜层。
对比例2:
对比例2与实施例1基本相同,区别在于,不加入聚乙烯醇。
对比例3:
对比例3与实施例1基本相同,区别在于,用市售聚苯胺代替改性聚苯胺。
对比例4:
对比例4与实施例1基本相同,区别在于,不加入聚二甲基硅氧烷。
性能测试:
采用YG026-500型织物强力机,参照GB/T5453-1997对本发明实施例1-6及对比例1-4所制备的滤布进行机械性能测试,夹距150mm,速度50mm/min。
测试结果如下表1所示:
表1:
断裂强力/kN | 断裂伸长率/% | |
实施例1 | 4.62 | 80.5 |
实施例2 | 4.57 | 78.6 |
实施例3 | 4.59 | 80.2 |
实施例4 | 4.60 | 78.9 |
实施例5 | 4.58 | 79.5 |
实施例6 | 4.59 | 78.3 |
对比例1 | 3.95 | 44.2 |
对比例2 | 4.16 | 55.0 |
对比例3 | 4.40 | 72.8 |
对比例4 | 4.55 | 78.0 |
将本发明实施例1-6及对比例1-4所制备的滤布用视频光学接触角测量仪测试表面静态水接触角,每个样品至少取6个测试点,计算平均值,结果如下表2所示:
表2:
接触角/° | |
实施例1 | 154.5 |
实施例2 | 154.1 |
实施例3 | 154.3 |
实施例4 | 153.8 |
实施例5 | 154.0 |
实施例6 | 153.5 |
对比例1 | 105.2 |
对比例2 | 153.2 |
对比例3 | 150.4 |
对比例4 | 133.7 |
由上表1和表2可知,本发明所制备的PTFE滤布具有优良的力学性能,使用寿命长,而且具有超疏水表面(水接触角大于150°),表面能低,可以达到防污、防腐的效果,能够有效避免物料粘附,容易清洗。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种超疏水PTFE滤布,其特征在于,由基布和覆膜层组成;
所述覆膜层由以下重量份数的成分制备而成:
PTFE乳液80-100份、聚乙烯醇5-10份、改性聚苯胺10-20份、聚有机硅氧烷微球10-15份、聚二甲基硅氧烷1-3份、乙撑双硬脂酸酰胺0.1-0.5份、微晶石蜡0.1-0.5份、单硬脂酸甘油酯0.1-0.5份、水100-200份;
所述改性聚苯胺的制备方法如下:
S1:将3-氨基苯磺酸、复合乳化剂加入到盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到A溶液;
S2:将苯胺加入到盐酸溶液中,搅拌混合均匀得到B溶液;
S3:将B溶液缓慢加入A溶液中,加完后混合10-30min,冰浴下滴加引发剂溶液,滴毕后继续搅拌反应1-2h,恢复室温反应2-4h,抽滤,水洗至中性后,烘干即可;
所述聚有机硅氧烷微球的制备方法如下:
氮气保护下将有机硅氧烷单体、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠加入到水中,搅拌40-80min,再加入三乙胺,搅拌反应10-20min,抽滤,水洗至中性后,烘干即可。
2.如权利要求1所述的超疏水PTFE滤布,其特征在于,所述基布的材质为涤纶、丙纶、锦纶、维纶中的任意一种。
3.如权利要求1所述的超疏水PTFE滤布,其特征在于,所述PTFE乳液的固含量≥60%。
4.如权利要求1所述的超疏水PTFE滤布,其特征在于,所述复合乳化剂由乳化剂TMN-10、乳化剂TX-100、乳化剂NP-40复配而成。
5.如权利要求1所述的超疏水PTFE滤布,其特征在于,所述引发剂溶液为质量浓度为1-5%的过硫酸铵水溶液。
6.如权利要求1所述的超疏水PTFE滤布,其特征在于,所述有机硅氧烷单体为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、异丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、7-辛烯基三甲氧基硅烷、3-环己烯基三甲氧基硅烷、4-环辛烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的超疏水PTFE滤布的制备方法,其特征在于,具体如下:
将聚乙烯醇、改性聚苯胺、聚有机硅氧烷微球、聚二甲基硅氧烷、乙撑双硬脂酸酰胺、微晶石蜡、单硬脂酸甘油酯、水加入PTFE乳液中搅拌混合均匀得到覆膜液,将基布水洗后乙醇洗涤并烘干,以1:40-80的浴比浸入所述覆膜液中,室温浸渍10-15min后取出,40-50℃减压烘干即可。
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