基于全氟硅烷/烷基SiO 2 协同效应的PTFE中空纤维膜表面超疏水改性研究

发布时间：2021-12-17 08:24

　　在聚四氟乙烯（PTFE）微孔膜表面构建超疏水结构,有利于突破其在膜蒸馏、膜吸收等疏水膜应用过程中膜润湿的技术瓶颈。以正硅酸乙酯（TEOS）和甲基三乙氧基硅烷（MTES）为前驱体,水解-缩合制备疏水性烷基Si O₂纳米粒子,通过浸涂的方式将烷基Si O₂纳米粒子沉积组装到PTFE中空纤维膜表面;进一步应用全氟癸基三乙氧基硅烷对烷基Si O₂纳米粒子进行低表面能修饰,构建膜表面超疏水结构,制备具有超疏水性能的PTFE中空纤维膜。考察了烷基Si O₂纳米粒子制备时间、前驱体MTES和TEOS的体积比R、不同质量分数的全氟癸基三乙氧基硅烷溶液对PTFE中空纤维膜表面疏水性能和微孔结构的影响。结果表明,当烷基Si O₂纳米粒子制备时长为48 h,前驱体体积比R为4时,膜表面静态水接触角（WCA）出现最大值;当使用3%的全氟癸基三乙氧基硅烷溶液为表面修饰剂时,膜表面接触角最大可达154°,疏水效果达到最佳。 

【文章来源】：塑料工业. 2020,48(07)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

PTFE中空纤维膜电镜测试取样位置示意图

通过膜表面水接触角测试研究SiO2纳米粒子制备时间、前驱体体积比R(MTES∶TEOS)对膜疏水性能的影响，探究烷基SiO2纳米粒子构建PTFE中空纤维膜表面粗糙结构的最适条件。图3 SiO2纳米粒子制备时间对PTFE中空纤维膜接触角的影响

图2 PTFE中空纤维膜接触角在SiO2胶体溶液制备过程中，SiO2纳米粒子制备时间和前驱体体积比R(MTES∶TEOS)是影响膜疏水性能的两个主要因素。首先TEOS在混合溶液中水解-缩合，逐渐形成单分散的SiO2胶体纳米粒子;其次MTES在氨水所提供的碱性条件下进一步水解-缩合形成—CH3，将—CH3接枝到SiO2胶体纳米粒子表面，制备得到SiO2胶体溶液，最后通过浸涂的方式将烷基SiO2纳米粒子沉积组装到膜表面。由图2可知，未处理的原膜(M1)表面接触角仅为110°，经SiO2纳米粒子构建粗糙结构的膜(M2)表面接触角可提升至133°。

【参考文献】：
期刊论文
[1]聚丙烯中空纤维膜的超疏水改性[J]. 刘振,许志浩.  天津工业大学学报. 2017(01)
[2]PTFE平板微孔膜的超疏水改性研究[J]. 王燕敏,朱海霖,李玖明,郭玉海,张华鹏,陈建勇.  功能材料. 2015(06)
[3]溶胶凝胶法制备PTFE/SiO2杂化薄膜的研究[J]. 刘志,徐杨,施焕儒.  热处理技术与装备. 2010(03)



本文编号：3539745