聚四氟乙烯( PTFE) 膜材一般采用壓延、車削和拉伸等方法加工,其中采用分散 PTFE 原料和拉伸法制備的膜材具備良好的微孔結構,才能用于過濾領域。拉伸法加工的 PTFE 濾膜分為平板膜、中空纖維膜和管式膜,依據制品形狀和微孔結構,PTFE濾膜可用于空氣和水凈化等領域。
1 聚四氟乙烯濾膜國內外發展狀況
1. 1 PTFE 平板膜
PTFE 平板膜起源于 20 世紀 60 年代的美國DuPont 公司[1 -2],隨后美國 Gore 發明雙向拉伸技術加工出平板膜[3 -5].繼美國之后,日本自行研制出多層、多孔、半燒結的 PTFE 薄膜[6].我國于 20 世紀 70 年代開始研發拉伸法 PTFE 平板膜,21 世紀初將產品推向市場,目前大約有 40 家單位生產。根據微孔結構和化學特征,PTFE 平板膜可用于面料、空氣除菌和除塵、水過濾等領域。國內外 PTFE 產品情況見表 1.
1. 1. 1 服裝用膜
美國 Gore 于20 世紀70 年代率先將 PTFE 與聚氨酯( PU) 的復合膜與織物黏合后作為防水透濕功能面料,目前成為戶外服裝、防護服及歐美軍隊重要裝備品之一。近年來 GE 公司為提高濕阻抗等級,推出純 PTFE 復合面料。就防水、透氣、耐洗滌等綜合指標而言,以美國 Gore 公司產品為最優,我國的PTFE 膜以及后整理中的防油技術尚需進一步提高。
1. 1. 2 除塵用膜
PTFE 平板膜用于空氣除塵是基于濾膜高的孔隙率和較低的微孔孔徑,從而賦予濾料較高的空氣通量,同時對空氣中懸浮顆粒進行截留,實現凈化空氣的目的。目前,國內生產的 PTFE 平板膜大都用于除塵領域,但與美國 Donaldson 產品比較,厚度偏?。?一般低于 10 μm,Donaldson 的厚度為 12 ~20 μm) ,因此濾膜使用壽命低。
1. 1. 3 泡點膜
泡點膜需要精準控制泡點( 即最大孔徑) 、厚度、透氣量等指標,用于食品和醫藥領域的除菌。我國 PTFE 濾膜的加工工藝和設備是在服裝膜和除塵膜基礎上發展而來,因此尚未突破泡點膜加工技術,尤其是厚度在 50 ~ 80 μm 之間的泡點膜均被美國Donaldson 和日本 Sumitomo 公司壟斷。
1. 1. 4 水過濾膜
水過濾膜是在泡點膜的基礎上進行親水改性,用于廢水凈化、食品和醫藥除菌等領域。目前Sumitomo 公司壟斷該產品,我國在泡點膜加工和親水改性等技術需要重點研發。
1. 2 中空纖維膜和管式膜
中空纖維膜和管式膜一般采用單向( 縱向) 拉伸而成。國內外產品情況見表 2.基于 PTFE 材料的高耐鹽性,美國 Gore 的管式膜在我國主要用于氯堿行業的鹽水精制上。日本 Sumitomo 除將 PTFE 中空纖維膜用于鹽水精制外,還用于垃圾滲濾液、電鍍等廢水的處理上。
文獻[7 - 8]介紹了推壓-膨化拉伸-定型 PTFE中空纖維膜生產技術,克服了擠出偏心、連續擠出、出口脹大、拉伸中表面黏連等技術難題,形成年產40 萬 m2的生產能力,產品在新風系統中批量應用,在垃圾滲濾液、生活污水、電鍍廢水、印染廢水、玻璃車削廢水等領域建立示范工程。