搜索
？20．诲峡两岸膜法水处理院士髙峰论坛暨第六届全囯医药行业膜分离技术应用研讨会ＰＴＦＥ平板膜折叠式滤芯的研发及在医药过滤中的应用郭玉海，朱海霖，王峰，张华鹏，唐红艳，陈建勇（浙江理工大学，浙江省纤维材料和加工技术重点实验室，杭州310018）摘要：采用“挤出压延双向拉伸”法，通过改殳纵向拉伸倍数，制备出孔径为0．1？0．46ｆｘｍ，孔隙羊大于80％的疏水聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）平板微孔膜．制备的ＰＴＦＥ平板微孔膜具有“纤维－结点”的网状微孔结构，孔隙分布均勾．采用亲水材枓为“藤”、ＰＴＦＥ平板膜中的原纤为“树”的“藤缠树”物理亲水改性方法对ＰＴＦＥ平板膜进行亲水改性，改性后ＰＴＦＥ平板微孔膜的静态水接触角从132（下降至43（以下．随着亲水剂用量的增大，平板膜的纯水通量随之增大．关键词：ＰＴＦＥ平板膜；折叠式滤芯；“挤出压延双向拉伸”法；物理亲水改性平板微孔膜折叠式滤芯因具有高截留率、高流ＰＴＦＥ平板微孔膜良好的亲水性，同时采用后整理通量、低压差和广泛的化学相容性等特点，在医药、方法对折叠式滤芯中的ＰＰ支撑导流层进行亲水改食品、饮料、啤酒、化工等行业中广泛使用，如医药工性，研究了亲水型ＰＴＦＥ平板微孔膜折叠式滤芯的业中无菌原料药、药液除菌等过滤，食品工业中白过滤效率．酒、饮料、葡萄酒、果酒等过滤，化学工业中有机溶剂、各种醇类、化学试剂等过滤．平板微孔膜折叠式头尽“刀滤芯中的滤膜材料主要有聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）、聚1．1ＰＴＦＥ平板微孔膜的制备偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）、聚丙烯（ＰＰ）和聚醚砜（ＰＥＳ）等．ＰＴＦＥ平板微孔膜的制备工艺流程为：ＰＴＦＥ其中，ＰＴＦＥ是一种对强酸、强碱、有机溶剂等具有树脂＋助挤剂—混和—熟化—糊料挤出—条状ＰＴ良好耐受性的膜材料，以ＰＴＦＥ为原料制备的平板ＦＥ—压延成基带—干燥脱脂—纵向拉伸—横向拉微孔膜折叠式滤芯具有孔径分布均匀、孔隙率高、水伸—热定型处理—切割—收卷．主要工艺如图1所通量大、截留率高、良好的化学耐受性和热稳定性等示．在横向拉伸倍数恒定时，通过改变纵向拉伸倍数特点．（1．5倍、2倍、4倍），可制备出不同孔径的ＰＴＦＥ平本文采用“挤出压延双向拉伸”法制备了板微孔膜，分别编号为Ｐ－ｌ、Ｐ＿2、Ｐ－3．拉伸倍数按ＰＴＦＥ平板微孔膜［1］，通过物理后整理方法赋予公式（1）计算：拉伸后平板膜的长度拉伸前平板膜的长度，ｎｎｎ／ｒｎ婦｛口数—拉伸前平板細长度Ｘ10°Ｘ⑴1．2ＰＴＦＥ平板微孔膜和ＰＰ支撑导流层的亲水改性剂，将质量浓度为5％的亲水剂和交联剂混合，分别分别选择含ＯＨ和ＣＯＯＨ官能团的单体涂覆在ＰＴＦＥ平板微孔膜表面和ＰＰ支撑导流层表进行自由基共聚得到含ＯＨ和ＣＯＯＨ的亲水面，70。Ｃ下烘干5ｈ．第一作者简介：郭王诲（1973＿），男，河北保定人；主要研究方向：ＰＴＦＥ分离膜材＋4的制备及应用；Ｅ－ｍａＪ：ｇｙｈ＠ｚｓｔｕｅｄｕｃｎ郭玉海：ＰＴＦＥ平板膜折叠式滤芯的研发及在医药过滤中的应用？21？ｎ横向Ｉ＾一□，／糊料挤出压延双向拉伸滅ｉＰＴＦＥ平嫌徽孔膜的制番：ＣｆＳＫｔ鍾1．3测试与表征．采用ＥＶＱＭＡ2Ｓ型场发射扫描电镜（ＦＥＳＥＭ，襻肩卡尔蔡司）观察ＰＴＦＥ．平板微孔膜的表陳形貌；細气体渗纖？ｍ分ｆｆ仪（Ｐ。ｒｏＵＳｎＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．Ｔ3ＳＡ）测试ＰＴＦＥ平板微孔膜的起泡点動和最大孔径：，测试液为无水乙醇；采用予压力栗ｒｌ－ｉｍｙｊｙＫ收集并瓦湿重法测试孔隙率；采用ＤＯ4010接触角分析仪料液槽卜ＪＪＪ．（襪艮克＆士公荀）测试表面接触角，每张平板微ＵｅＪ［＾3孔膜平行测定5次．取平均慎．来用，自制的错流微电子天平滤癡寰《如ｆｆｌ2所泰）铡试亲水改性聍ＰＴＦＥ平板图2自制错流黴滤装膜的纯水通鼂分别采用起泡点法和气体扩散流1＂纤维－绪点，微孔结构．因此，＿ＰＴＦＥ平板微孔测试亲水型ＰＴＦＥ平板微孔膜折叠式滤芯的完整膜的制备过程中拉伸作用对微孔结构的形成．至关性．童要，图3为ＰＴＦＥ平板微孔膜的ＦＥＳＥＭ照片，可见，采用“挤出一掘延双向拉伸—热定型”法制备2々果与讨1七的ＰＴＦＥ平板微孔膜具有“纤维－结点”的网状微孔2．1ＰＴＦＥ平板膜的微孔结构研究结构，孔径分布均勻，孔隙发达、．表．1为ＰＴＦＥ平板ＰＴＦＥ平板微孔膜成孔机制为在挤出、压微孔膜的结构参数．从表中可知，当纵向拉伸倍数増延、拉伸ａｃｔ：下，树脂粒子：发生缠结，并初步纤维化；大序板膜放泡点压力降低屬大孔轻增大，孔隙率进一步拉伸可促便其中的微细纤维拉长，最终形成提高．：：ｉ：：：、二：、Ｐ－ｌＰ－2Ｐ－3图3ＰＴＦＥ平板微孔膜的ＦＥＳＥＭ照片表1ＰＴＦＥ平板微孔膜的结构参数平板微孔膜纵向拉伸倍数／倍膜厚度／ｙｍ起泡点压力／ＭＰａ孔隙率／Ｍ最大孔径／＾ｍＰ－ｌ1．5560．16981．00．11Ｐ－22550．12782．80．22Ｐ－34560．08687．50．44，Ｍ‘海蛱永处理■￡寶峰选蠱處业處资离技术愈用研讨邊2．2ＰＩＴＥ平板微孔膜和ＰＰ支撑导流层的亲水改性支撑导流层的ＦＥＳＥＭ照片，ＰＰ支撑导流层的亲水簡4为亲水改性前后ＰＴＦＥ平板微孔膜的改性机理与ＰＴＦＥ平板徼孔膜相亂表2为盡水改ＦＥＳＥＭ照片．从图4中可知，改性前，ＰＴＦＥ原膜巽性前后ＰＴＦＥ平板微孔膜和ＰＰ支撑导篇层的静态有：庫纤－结点的蜘蛛网状结构，孔径分布均勻，孔隙水接触角．从表中可知，改性前ＰＴＦＥ平板微孔膜率裔；亲水改性＠5在原纤－结点结构上附眷“＿的水接触角高达132ｓ，为疏水材料；亲水改性启水的亲水剂．本文中亲水改性的机想为；先逋过自由基接触角下降感43°以下？随着亲水剂用量的增大，水聚合得到含ＯＨ和ＣＯＯＨ官能团的亲水剂，将接触角越小．ＰＰ支撑导流层在亲水改性前的静态水此亲水剂涂覆在ＰＴＦＥ平板微孔膜表面并用交联接触角为89°，由于ＰＰ支撑导流层为无纺布材料，剂交联一0Ｒ？由于ＰＴＦＥ平板膜孔隙发达，孔隙率？Ｌ径大于100ｐｍ，亲水改性后5水接触角降至ｔｆ，亲裔；■：亲水剂在膜表面形成类似子“藤缠树”的亲水性水效果优异，表Ｓ为亲水剤用：暈对ＰＴＦＥ平板微孔包覆层，交联剂与亲水剂上的一ＯＨ发虫反应，从而膜的纯水遞量＿秦响．由ｆｆｌ可知，亲水剂用鸶越大，使其牢圆地附蓍在膜表面，图5为亲水改性前启ＰＰ纯水通量脑之增大？懇＿＿＿＿改性前的Ｐ－2改性后的Ｐ－2ｒｔｉ集？］ｔ改性：被驗ＦＴＦＫ，板膜的ＦＥＳＥＭｆｆｍ亲水改性前ｐｐ支撑导流层亲水改性后ＰＰ支撑导流层＿Ｓ拿求政偉｜｜＠ＰＰ棄＿辱＿盧的ＦＥＳＥＭＭ表2亲水改性前后ＰＴＦＥ平板微孔膜（Ｐ－2）和2．3折叠式滤芯完整性测试研究ＰＰ支撑导流层的静态水接触角泡点法测试滤悉孔径的方法为全世界通用的检‘亲水改性后亲水剂￣测方法，其原理为：当膜被液体完全润湿鼓，在膜的两改性前用量／＾！＾）侧加上：气体？差ＡＰ，由于毛细孔效应和液体表面？！5＿张力在一定的驾压下，液膜被冲开，气体气抱平凝与ＰＴＦＥ平抿微孔膜13：？＂25°Ｉｆ孔径相等时会穿过孔，此时接触角为（）？气泡将产？！ｉ；＇‘‘生于最先通过的最大孔．在扩散流测试中，．10，芯表3亲水剂＾量对ＰＴＦＥ平板微孔膜（Ｐ－幻￥］被水翻后，在滤器的上讓绝一定体积和勵的丨ｌ＾Ｍ气体，注人泡点压力的80爲的，体压力？测试气体ＰＴＦＥ＾？ｍ？Ｌ？＊7ＭＷＭ／（ｇ＇ｍ2）从膜内扩散到另一面的流違表4为亲水型ＰＴＦＥ々十￣——ｔｔ￣＾￣7＾－￣－＾―平板微孔膜的起泡点压力和扩散流．纯水通量／（ｋｇ？ｍ2？ｈ〗）80013001500郭玉海：ＰＴＦＥ平板膜折叠式滤芯的研发及在医药过滤中的应用．23？表4亲水型ＰＴＦＥ平板微孔膜的至43°以下．起泡点压力和扩散流3）将亲水ＰＴＦＥ平板微孔膜制备成折叠式滤＾Ｔ￣芯的完整性测试研究结果表明，三种膜的起泡点压起泡点压力／ＭＰａ0．1610．1220．085力分别为。？161、0．122和0．085ＭＰａ，扩散流分别最大孔径／ｍｍ0．110．220．45为4、5和6ｍＬ／ｍｍ．扩散流／（ｍｌ．ｍｉｎ1）456参考文献：3结：［ｌ］ＧｕｏＹｕｈａｉ，ＣｈｅｎＪｉａｎｙｏｎｇ，ＨａｏＸｉｎｍｉｎ，ｅｔａｌ．Ａｎｏ？ｖｅｌｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｐｒｅｐａｒｉｎｇｅＰＴＦＥｍｉｃｒｏ－ｐｏｒｏｕｓｍｅｍ－1）米用“挤出压延双向拉伸”法，通过改变ｂｒａｎｅｔｈｒｏｕｇｈｅＰＴＦＥ／ｅＰＴＦＥｃｏ－ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ纵向拉伸倍数，制备出孔径为0．1—0．46ｆｘｍ，孔隙［Ｊ］，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ，2007，42：2081率大于80％的疏水聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）平板微孔2085．膜．制备的ＰＴＦＥ平板微孔膜具有“纤维－结点”的［2］ＫｉｔａｍｕｒａＴ，ＫｕｒｕｍａｄａＫＩ，ＴａｎｉｇａｋｉＭ，ｅｔａＬＦｏｒｍａ－网状微孔会吉构，孔隙分布均勾．ｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｏｒｏｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｐｏｌｙｔｅｔｒａ？ｕｏｒｏ－2）通过“藤缠树”物理亲水改性方法，得到亲水ｅｔｈｙｌｅｎｅ（ＰＴＦＥ）ｐｏｒｏｕｓｍｅｍｂｒａｎｅｔｈｒｏｕｇｈｍｅｃｈａｎｉｃａｌＰＴＦＥ平板微孔膜，膜的静态水接触角从132。下降ｏｐｅｍｔｉｏｎｓＵ］．ＰｏｌｙｍＥｎｇＳｃｉ，1999，39：22562263．