双疏型PTFE膜的制备与性能评价文献综述

 2021-09-25 01:26:21

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文献综述

1.聚四氟乙烯膜(PTFE)简介

聚四氟乙烯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,因此,在特殊的分离环境中,PTFE是一种理想的分离过滤材料。PTFE极好的疏水性使其成为膜蒸馏以及防水透气材料的首选材料[1]。PTFE膜是以聚四氟乙烯为原料,采用特殊工艺,经压延、挤出、双向拉伸等方法制成的微孔性薄膜。PTFE膜按用途可分为服装膜、空气过滤膜、空气净化膜等。PTFE膜具有原纤维状微孔结构,孔隙率85%以上,每平方厘米有14亿个微孔。PTFE膜属于非对称性膜,膜的正反面微孔尺寸有差异,膜的截面微孔尺寸比其表面的微孔尺寸大,纵横向微孔尺寸也有差别,纵向微孔大于横向。膜的截面是一种网络结构,在孔的三维结构上有网状连通、孔镶套、孔道弯曲等非常复杂的变化,可能有多个微孔组成一个通道,也有可能一个微孔与多个通道相连。PTFE膜的主要用途有:①高温液体的过滤、强酸、强碱环境下的过滤。②发酵工业空气的无菌过滤、无菌输送用压缩空气的过滤。③疏水性聚四氟乙烯膜主要应用于空气和气体澄清过滤、气体和蒸汽的除菌过滤。

2.固体表面的浸润性及基本原理

浸润性是固体表面的一个重要特征,无论在人们的日常生活还是在工农业生产中都发挥着重要的作用。润湿通常是指固体表面上的气体被液体取代的过程。从热力学观点看,当固体和液体接触后,体系表面自由能降低的现象叫润湿。润湿性的应用极其广泛,如矿物的泡沫浮选、石油的开采、工业生产中的黏附与粘结、防水、洗涤等方面,另外,喷洒农药消灭虫害、制造相片用感光乳剂的涂布、机器用的润滑油、油漆的流干性能等也都与润湿有着密切的关系[2]。研究表明,固体表面(界面)的化学组成和微观结构共同决定了固体表面浸润性。除这两点以外,其它诸多因素,例如光线、电场、温度以及溶剂等,对固体表面润湿性也会产生很大的影响[3]。近年来,作为浸润性的一种状态,双疏型表面和现象引起了人们的广泛关注。

固体表面的润湿情况,通常可以利用接触角来描述。所说的接触角θ,是指在气、液、固三相交点处,气-液界面的切线与固-液交界线之间的夹角,见图1-1所示。按照接触角的大小,可以将具有不同润湿性的固体表面分为四大类:其中将接触角小于90的称为亲水表面,大于90的称为疏水表面;接触角大于150的称为超疏水表面,小于10的则为超亲水表面[3,4]。

图1-1平衡状态下,液滴接触角θ与各表面张力之间的关系图

对于在平滑、不变形、组成均匀和各向同性的理想固体表面上的液滴,其三相线上的接触角应符合杨氏方程[5]。

γs-g=γs-l γl-gcosθ(式1-1)

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