织物增强型聚偏氟乙烯微孔膜的制备.pdf

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1、第2 8 卷第1 2 期 2 0 0 7 年1 2 月 纺织学报 J o u m a lo f7 r e x t i l eR e a r c h V 0 1 2 8N o 1 2 D e c 2 0 0 7 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 l ( 2 0 0 r 7 ) 1 2 0 0 2 4 0 4 织物增强型聚偏氟乙烯微孑L 膜的制备 霍瑞亭，顾振亚，赵广明，左凯杰 ( 天津工业大学，天津3 0 0 1 6 0 ) 摘 要为了提高聚偏氟乙烯( P v D F ) 微孔膜的强度，采用涂层的方法，在支撑体织物上涂敷铸膜液，并通过相转化 法制备织物增强型聚偏氟乙烯微孔膜，探讨影响复合膜制

2、备和性能的因素。实验结果表明：在涂膜加工过程中，通 过提高织物的结构紧密程度，对织物进行适当的拒水拒油整理或壳聚糖整理，增加铸膜液中P v D F 的含量等措施， 可避免铸膜液的渗漏现象，有利于复合膜的制备加工。 关键词聚偏氟乙烯；微孔膜；复合膜；织物 中图分类号：T S l 9 5 5文献标识码：A P r e p a r a t i o no fp o l y 订n y l i d e n en u o r i d em i c r o p o r o u sm e m b r a n e r e i I 怕r c e dw i t hf I a b r i c H U OR u i t

3、i I l g ，G Uz l l e n y a ，Z H A OG u a n g I I l i n g ，Z U OK a j j i e ( 彬nP 0 岫 n i c 妨，m 蟛肛3 0 0 1 6 0 ，铂打m ) A b s t r a c t I I Io r d e r t oi m p m v et h ei I l t e n s i t yo fp o l y v i I l y l i d e n en u 嘶d e ( P v D F ) m i c r o p o m u sm e l l l b 砌e ，t h e s u p p o r tf 如I i cw

4、 a sc t e d 诵t hc 鹪t i l l gs o l u t i o n 龃dt l l ep o l y v i n y l i d e n en u o r i d el I l i c m p o m u sm e I I l b 砌er e i n f o r c e d 耐t hf a b r i cw 鹪p r e p a 鹏db yp h a s ei n v e 璐i o np r o c e s s T h ef 如t o 玛i I l f l u e n c i n gt h ep r e p a r a t i o na n dt h ec h a m c

5、t e 礴 o fc o m p o s i t em e m b r a n ew e r ed i s c u s s e d T h er e 8 u l t 8s h o wt h a tt h el e a k a g eo fc 私t i n gs o l u t i o no nf a b r i cc a I lb e a v o i d e di nc o a t i l l gp ”0 c e s sb yi n c r e 鹊i n gt h ec o I n p a c t n e s so ff 曲r i c ，f i n i s h i n gt h ef 曲r i

6、 cw i t hw a t e r 粕do i l r e p e l l e n to rc h i t o s a l I ，州i n c r e 鹬i n gt h ec 伽c e n t r a t i o n0 fP v D Fi nc a s t i n gs o l u t i o n ，w h i c hi 8i nf a v o ro ft h e p r e p 黜a t i o np r o c e s so fc o m p o s i t em e m b 姗e K e yw o r d s p o l y “n y l i d e n en u o r i d e

7、 ；I I l i c m p o m u sm e H l b 娜e ；c o m p o s i t em e I n b 砌e ；f a b r i c 在膜分离过程中，微孔膜的结构和性能是决定 膜分离效果的主要因素。采用相转化法制备的不对 称膜强度低，过渡层极易压密；如果为提高微孔膜 的强度而增加膜的厚度，则会导致传质阻力增大，膜 通量降低。通过将薄的微孔膜层与坚韧的多孔性支 撑体结合在一起，可制备出性能良好的复合增强膜。 不对称结构复合膜的开发是膜技术发展史上的一个 重要突破旧J 。 复合膜的制备包括涂敷、界面聚合、等离子聚合 等方法，其支撑体可以是基膜、织物等材料。刘武义 等采用双

8、面涂敷或双面流延的方法，在非织造布的 两侧施加聚偏氟乙烯( P v D F ) 铸膜液，采用相转化的 方法制得了以非织造布为支撑体的增强型微孔 膜b “】，这种复合膜的两侧都是P V D F 膜面。张永波 等人在织物一侧涂敷P v D F 铸膜液，制备了单面复 合微孔膜，并发现支撑体的引入不仅可以起到增强 的作用，还在一定程度上对膜的形态结构产生了影 响。在制备复合膜时，支撑体的选择应有利于复合 膜的成膜加工，同时传质阻力应尽可能小，以利于膜 通量的提高“ 。8 J 。 本文以织物作为支撑体材料，P v D F 作为成膜材 料，在织物的一侧涂敷铸膜液，制备织物增强型单面 复合微孔膜，并探讨影响

9、复合膜制备的因素。 1实验部分 1 1 材料 P v D F ( 上海三爱富新材料股份有限公司) 、u C l 收稿日期：2 0 c r 7 一0 3 一1 9修回日期：2 0 c r 7 0 6 一l l 作者简介：霍瑞亭( 1 9 6 4 一) ，男，副教授，硕士。主要研究方向为纺织品染整技术。E m a i l ：h u o r t t j ”e d u c n 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 2 期霍瑞亭等：织物增强型聚偏氟乙烯微

10、孔膜的制备 。2 5 ( 天津市化学试剂三厂) 、N ，N 一二甲基甲酰胺、拒水 拒油整理剂F K 5 0 l 、壳聚糖、涤纶长丝织物。 1 2 实验方法 1 2 1 支撑体织物的整理加工 为避免涂膜时铸膜液在织物上发生渗漏，需对 织物进行拒水拒油整理或壳聚糖整理，其中壳聚糖 采用醋酸溶液溶解。整理工艺流程为：浸轧一烘干 ( 1 0 0 ，1 5m i n ) 一焙烘( 1 5 0 ，31 1 1 i n ) 。 1 2 2 织物增强型P 、砸F 微孔膜的制备 将涤纶长丝织物固定于涂层机上，调节涂层刀 距，均匀涂敷P V D F 铸膜液。经一定的预挥发时间 后，将涂膜织物浸入凝固浴中，使P V

11、 D F 铸膜液发生 相分离而成膜，再将复合膜在清水中浸泡2 4h ，然后 取出、干燥。 1 2 3 复合微孔膜性能的评价 采用泡压法测定膜的最大孔径；采用透湿杯法 测定膜的透湿性能；用螺旋测微器测量复合膜的厚 度；采用一8 2 接触角测定仪，以蒸馏水作为测试液 体，用液滴法测定水在织物表面的接触角。同一试 样在不同部位测量5 次，然后取平均值。 织物的吸水性用水滴铺展时间表示。测试时， 将水滴从2c m 高度处滴在水平的织物上，观察水滴 在织物上的铺展时间。在同一织物的不同部位测定 5 次，然后取平均值。水滴铺展时间越短，织物的吸 水性和润湿渗透性越好。采用N D J 7 9 型旋转式黏 度

12、计，在2 0 条件下测定铸膜液的黏度。 2 结果与讨论 2 1 织物结构对复合膜制备的影响 以织物作为支撑体制备增强型微孔膜时，织物 的组织规格对涂膜加工有很大的影响。实验发现， 涤纶长丝机织物适合于制备单面复合膜。表1 示出 部分涤纶长丝织物品种及其涂膜性能。 表1 不同涤纶长丝织物的涂膜性能 T a b 1P 1 T 伺m 眦mf a b r i am 订t h e i rb e h a v i o u ri I Ic o a t i I 坞 从表l 可知。对于未整理加工的支撑体织物，涂 膜时铸膜液在结构轻薄的织物上易发生渗漏现象， 微孔膜的成膜均匀性和完整性差；而对于结构密实 的织物，铸

13、膜液的渗漏现象较轻，微孔膜的成膜均匀 性和完整性明显改善。 复合膜的透湿性能主要取决于P V D F 微孔膜层 的结构，但支撑体织物的结构对复合膜的透湿性能 也有一定的影响。在相同组分的铸膜液和制膜条件 下，采用不同的支撑体织物所制备的复合膜的性能 指标见表2 。 一 表2 织物对P v D F 复合膜性能的影响 T a b 2E 仃e c to f f h b r i 璐帆p m p e n yo f P V D F m p O s n em e m b r a 啦 注：P V D F 膜层厚厦= 复合膜厚度一支撵体厚厦。 从表2 中数据可知，在复合膜的P V D F 微孔膜 层厚度相差较小

14、的条件下，由于支撑体织物A 比织 物B 的结构轻薄、稀疏，传质阻力较小，所得复合膜 的透湿性较高，因此，在制备增强型微孔膜时，为获 得高通量的复合膜，在满足制膜要求的前提下，支撑 体宜选择结构相对轻薄、疏松的长丝机织物。 2 2 拒水拒油整理对复合膜制备的影响 对织物进行拒水拒油整理加工可显著地降低织 物的润湿渗透性，避免铸膜液的渗漏现象，因此，在 制备复合膜时，采用经拒水拒油整理的结构较轻薄 的织物作为支撑体，不仅有利于复合膜的制备，而且 可提高复合膜的透湿性能。表3 示出拒水拒油整理 剂F K 5 0 1 处理对P V D F 复合膜制备及性能的影响。 表3 拒水拒油整理织物对复合膜制备及

15、性能的影响 T a b 3E m 衙o f f a b r i 伪矗I l i s h e dw i t hw a t e ra I I do nr e p e I k m 伽p 弛p a r a 6 0 n 粕dp r O p e r t yO f 咖p D s n e 呦b 随I 比 罴，接警7 = 7 嚣。翼，渗漏 从表3 可知：若支撑体织物未进行拒水拒油整 理加工，织物的润湿性能较好，涂膜时铸膜液的渗漏 严重，复合膜的成膜均匀性差，最大孔径较大；随拒 水拒油整理剂质量浓度的增大，支撑体织物的表面 张力下降，接触角提高，润湿性降低，铸膜液在织物 差蒌；好好萎； 嗵轻无无无无 P | 善l

16、 挪柳撕卫名石矗 铊他6 5 6 m j 浩舟mH 体弱弘 展m j m j m铺铂博嚣虬铊 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 2 6 纺织学报 第2 8 卷 上的渗漏现象减轻，复合膜的成膜均匀性和完整性 提高；当拒水拒油整理剂的质量浓度为2 3g L 时， 铸膜液在织物上无渗漏现象，复合膜的成膜均匀性 良好，最大孔径较小，透湿量较高；当拒水拒油整理 剂的质量浓度超过5g L 时，整理织物的表面张力较 低，成膜后P v D F 微孔膜层与支撑体织物的

17、结合力 较弱，剥离强度低；当拒水拒油整理剂的质量浓度大 于1 0 L 时，涂膜织物进入凝固浴后，P V D F 膜层很 快与织物发生分离而脱落，难以获得复合膜。若拒 水拒油整理剂的质量浓度过高，铸膜液甚至难以在 织物表面形成连续的液膜，因此，为获得性能良好的 复合微孔膜，对支撑体织物进行拒水拒油整理时，应 根据织物的结构特点选择适当的整理剂质量浓度。 2 3 壳聚糖整理对复合膜制备的影响 采用壳聚糖对支撑体织物进行整理加工，不仅 可降低织物的润湿渗透性，有利于复合膜的制备，而 且利用壳聚糖的抗菌性能，可赋予支撑体织物抗菌 效果。壳聚糖整理后织物的性能及对复合膜制备的 影响见表4 。 表4 亮聚

18、糖整理对织物性能和涂膜加工的影响 T a b 4E m ! c to fc m t o s 锄行n i s h i 呜p m p e r t y0 f f 抽r i cl l l dc t i l 培p 瑚a e 鲻 从表4 可知，支撑体织物经壳聚糖整理后，接触 角提高，水滴铺展时间延长，润湿渗透性降低，在涂 膜过程中铸膜液不会产生渗漏现象，有利于复合膜 的制备，成膜均匀性提高。表5 示出支撑体织物经 不同质量浓度壳聚糖整理后所制备的复合膜的 性能。 表S 壳聚糖整理织物对复合膜性能的影响 T 蜀I b 5E 雎c t0 ff a b r 妇n n i s h e dw i t hc h i

19、t a s 蚰p m p e r t y 0 f 咖I 舯s i t em e m b r a 鹏 从表5 可知：支撑体织物经2g L 和5g L 的壳聚 糖溶液整理后，其复合膜的厚度和最大孔径相近，但 支撑体织物经5g L 的壳聚糖溶液整理后，所得复合 膜的透湿量较低，这可能是由于施加到织物上的壳 聚糖量较多，使纱线和纤维间的空隙减小，传质阻力 增大所致，因此，在满足复合膜制备要求的条件下， 壳聚糖的质量浓度不宜过高。 2 4P V D F 质量分数对复合膜制备的影响 在织物上涂敷铸膜液制备复合膜时，铸膜液的 黏度对涂膜加工有很大的影响，而铸膜液的黏度主 要取决于P V D F 的质量分数。

20、表6 示出铸膜液中 P V D F 质量分数对复合膜制备的影响。 表6P v D F 质量分数对复合膜制备的影响 T 曲6E m 衄o f n c e n 仃a t i 佣0 fP 、协F p 代p 盯a t i 蚰 0 fc 哪p o s i t em e m b r a 肿 从表6 可知：随铸膜液中P v D F 质量分数的增 加，铸膜液的黏度增大；当P V D F 的质量分数为7 时，铸膜液的黏度较低，涂膜时容易发生渗漏现象， 难以获得连续均匀的微孔膜；当P V D F 的质量分数 为1 0 一1 2 时，铸膜液的黏度较大，涂膜时无渗 漏现象，可获得连续均匀的微孔膜；当铸膜液中 P V

21、D F 的质量分数增大到1 4 时，铸膜液的黏度高、 流动性差，涂膜织物进入凝固浴后，P v D F 膜层容易 与支撑体织物发生分离现象，不利于复合膜的制备。 因此，在制备复合膜时，应根据织物的结构特点，选 择适宜P v D F 质量分数的铸膜液。 3结论 采用织物作为支撑体制备增强型P v D F 微孔膜 时，应综合考虑织物结构、织物整理加工、铸膜液黏 度等因素对复合膜的制备及其性能的影响，以获得 连续、均匀j 透湿性能良好的复合膜。 ， 1 ) 织物结构对复合膜，的制备有很大的影响，在 满足制膜要求的前提下，宜选择结构轻薄的织物作 为支撑体。 2 ) 对支撑体织物进行适当的拒水拒油整理或壳

22、 聚糖整理，可避免涂膜时铸膜液的渗漏现象，有利于 复合膜的制备，但应选择适宜的整理剂用量。 3 ) 铸膜液的黏度对复合膜的制备有重要影响， 应根据支撑体织物的结构特点，选择P V D F 质量分 数适宜的铸膜液。矧 ( 下转第2 9 页) 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 2 期唐丽华等：等离子体引发丙烯酰胺接枝改性聚丙烯非织造布2 9 从图2 可以看出，图2 ( a ) 中的聚丙烯纤维表面 光滑。而等离子体处理后纤维有明显的刻蚀痕迹，见 图2

23、 ( b ) ，再进行接枝的样品c 的纤维表面有比较光 滑的突出物，说明聚丙烯酰胺层覆盖了纤维表面。 这种形貌特征在文献 9 一1 0 中也有报道，说明样品 经过处理后已经成功接枝上P A M 。 2 3 亲水性 用样品表面水滴的接触角来表征亲水性，测试 结果如表l 所示。可以看出，经等离子体引发接枝 聚丙烯酰胺处理后，样品c 的接触角有明显的降低， 由原来的1 3 5 。降到1 1 0 。放置2 0d 后，样品c 的接触 角不变，而未进行接枝的样品b 的接触角增大至 1 3 0 0 。可见，经过接枝处理，样品亲水性的提高具有 持久性。 表l 样品放置后的接触角变化 T a b 1 C h a

24、 n 龄0 f n t a c ta n g I e0 fm f k r e n t 鲫p l 髂a f t e rs t o r 丑g e 3结语 在空气中采用常压等离子体处理P P 熔喷非织 造布后，可以在纤维表面接枝上聚丙烯酰胺，接触角 由处理前的1 3 5 。降低至接枝后的1 1 0 0 ，从而可以持 久地改善P P 非织造布的亲水性。常压等离子体处 理后，纤维表面被刻蚀，有明显的凹陷区域，随着放 置时间的延长，尽管亲水性降低，但纤维表面形态没 ( 上接第2 6 页) 有明显变化。等离子体处理并经接枝改性后，有突 出物覆盖于纤维表面。本文实验是在空气中进行的 等离子体处理，处理时间短，

25、仅为3 5s ，具有较好的 工业化前景。觏鞲 参考文献： 2 3 4 5 6 7 8 】 9 1 0 焦晓宁，马莹莹非织造布亲水整理及亲水剂 J 产 业用纺织品，2 0 0 3 ( 6 ) ：3 3 3 6 崔晓萍，杨健丙烯酰胺接枝改性液体过滤用熔喷聚 丙烯非织造布的研究 J 产业用纺织品，2 0 0 5 ( 6 ) ： 4 0 一4 3 赵化侨等离子体化学与工艺 M 合肥：中国科学技 术大学出版社，1 9 9 3 刘艳春，陆大年腈纶等离子体表面改性的时效 性 J 印染，2 0 0 6 ( 1 9 ) ：l o 1 2 C h e nJP ，C h i a n gYP S u 如c em o

26、d j 矗c a 6 彻0 f n w o 阳n f a 晡cb yD cp u k 埘 p l 弱眦 t r e a t n l e 呲a n dg r a R p o l y m e r i 盟t i o nw i n la c 聊i c i d J J o 唧a lo fM e m b 龇 S c i e n c e ，2 0 0 6 ( 2 7 0 ) ：2 1 2 2 2 0 陈杰珞低温等离子体化学及其应用 M 】北京：科学 出版社，2 0 0 1 Y a l l gMR ，c l l e nKS ，筒JC ，e ta 1 锄t i b a c 酬 t i v i t i e s0

27、fh y d m p l l i l i c - H l i l i e dn o n w o v e nP E r J M a t 甜a l s s c i e n c e 锄dE l l g i I 艘丽I l gC ，瑚2 ( 加) ：1 6 7 一1 7 3 姚春秀，柯勤飞丙烯酰胺接枝改性熔喷聚酯非织造 布的研究 J 中国纺织大学学报：自然科学版，2 0 0 0 ， 2 6 ( 4 ) ：8 5 8 9 舒蕊，李淳等离子体引发亚麻接枝丙烯酰胺改善染 色性能 J 印染助剂，2 0 0 6 ，2 3 ( 6 ) ：1 7 1 9 ： C e 眦k o v aL ，K o v i kD ，Z

28、 a h o r 眦o v aA ，e ta 1 S u 血c e m o d 墒c a t i o n o f p o l y p r o p y l e 肿 肿n w o v e nh b r i c sb y a t m o s p h e r i c p I e s 峨p l a s 呲t i V a t i 仰f o o w e db ya c r y l i c i dg r a f t i I l g J P l 鹅r 舱C h e I I l i s t r y 粕dP l 鹅啪P r o c e i n g ， 2 0 0 5 。2 5 ( 4 ) ：4 2 7 4 3 7

29、参考文献： 1 王湛膜分离技术基础 M 北京：化学工业出版社， 2 0 0 1 ：7 7 2 李旭祥分离膜制备与应用 M 北京：化学工业出版 社。2 0 0 4 ：4 4 。 3 】刘武义，胡振锟聚偏二氟乙烯增强型微孔膜的研 制 J 水处理技术，1 9 9 9 ，2 5 ( 4 ) ：1 9 4 一1 9 8 4 刘茂林聚偏氟乙烯增强微孔膜的制备研究 J 膜科 5 】 6 7 8 】 学与技术，1 9 9 6 ，1 6 ( 1 ) ：1 5 1 8 黄金钟，宫美乐增强型聚偏氟乙烯( P v D F ) 微孔膜的 研制 J 水处理技术，1 9 9 r 7 ，2 3 ( 1 ) ：1 9 2 2 负延滨，杨兰，刘丽英，等增强型聚偏氟乙烯微孔膜 的研制 J 现代化工，2 0 0 1 ，2 1 ( 1 2 ) ：3 4 3 7 张永渡苦咸水淡化用聚偏氟乙烯微孔蒸馏膜的研 制 D 天津：天津工业大学，2 0 0 2 韦朝晖聚偏氟乙烯微孔膜防水透湿涂膜织物的研 制 D 天津：天津纺织工学院，2 0 0 0 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark