聚四氟乙烯(PTFE)是一種性能優(yōu)良的工程塑料，被稱為“塑料王”。PTFE是白色結(jié)晶性聚合物，結(jié)晶完善的PTFE結(jié)晶度可高達(dá)90%~95%。由于PTFE分子鏈中C—F具有高鍵能且F原子嚴(yán)密盤繞在C—C主鏈的外表，造成PTFE具有高化學(xué)惰性和極低的外表能。因而PTFE具有耐有機(jī)溶劑、耐強(qiáng)酸堿、耐高溫等性能。

　　由PTFE樹脂資料所制備的PTFE膜因其化學(xué)性能穩(wěn)定、耐溫、耐腐蝕等特性被普遍應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、食品等范疇。但是，由于PTFE資料具有強(qiáng)疏水性和極低的外表能，使得PTFE膜潤(rùn)濕性差，難以處置水性溶液，限制了其應(yīng)用過(guò)程和范疇。因而為進(jìn)一步拓寬其應(yīng)用范圍，必需對(duì)PTFE膜實(shí)行親水化改性。

　　一、PTFE膜親水性差的緣由

　　PTFE膜親水性差的緣由主要與資料本身的特性親密相關(guān)。

　　(1)PTFE資料是以C原子鏈為骨架，C和F

　　原子經(jīng)過(guò)C—F共價(jià)鍵銜接構(gòu)成的高分子資料。其中，C—F鍵能大，遠(yuǎn)高于C—H鍵能。同時(shí)由于PTFE中F原子電負(fù)性大，并且PTFE分子構(gòu)造對(duì)稱性好，因而PTFE具有較低的外表能；

　　(2)液體能在固體外表完整鋪展和潤(rùn)濕的條件為固體的臨界外表張力要大于液體的外表張力。由于PTFE資料外表張力低，造成其低于大多數(shù)液體的外表張力，進(jìn)而液體不能在PTFE資料外表完整潤(rùn)濕；

　　(3)PTFE資料的溶度參數(shù)較小，造成PTFE資料與大局部聚合物的親和性也較小，與其他資料的黏附性較差。

　　二、常用的親水改性辦法

　　目前常用的PTFE膜親水化改性辦法主要有鈉-萘溶液處置法、等離子體接枝法、多巴胺改性法、外表活性劑改性法、填充改性法等，下面分別對(duì)這些改性辦法實(shí)行簡(jiǎn)述。

　　2.1 鈉-萘溶液處置法

　　鈉-萘溶液是以四氫呋喃為溶劑，經(jīng)過(guò)金屬鈉和萘的反響制備。通常而言，鈉-萘溶液對(duì)PTFE膜實(shí)行親水改性主要是經(jīng)過(guò)強(qiáng)腐蝕性的鈉-萘溶液腐蝕PTFE膜外表。鄭軍等應(yīng)用鈉-萘溶液對(duì)PTFE薄膜實(shí)行改性，并對(duì)改性后薄膜的親水性和黏結(jié)性實(shí)行了測(cè)試，經(jīng)過(guò)鈉-萘溶液處置后，膜外表呈現(xiàn)了一層粗糙且疏松的處置層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明，處置后膜親水性和黏結(jié)性得到明顯的改善，鈉-萘處置液的最佳處置濃度為0.4mol/L。此外，鈉-萘溶液對(duì)PTFE膜實(shí)行外表腐蝕后，可以毀壞C—F得到活性位點(diǎn)，此時(shí)在PTFE膜外表產(chǎn)生了碳化層和某些極性基團(tuán)，能夠經(jīng)過(guò)選擇適宜的親水化試劑與活性位點(diǎn)反響實(shí)行化學(xué)接枝，進(jìn)一步提升外表親水性或其他性能。

　　鈉-萘溶液處置PTFE膜具有操作工藝煩瑣，效果良好等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用較多的辦法。但是該辦法會(huì)對(duì)PTFE膜外表形貌實(shí)行毀壞，并且處置后的膜外表發(fā)黑，除此之外，強(qiáng)腐蝕性的鈉-萘溶液在運(yùn)用過(guò)程中存在著平安隱患。因而該辦法比擬合適于實(shí)行PTFE膜組件澆鑄時(shí)運(yùn)用。

　　2.2 等離子體接枝法

　　等離子體處置是將被處置資料置于等離子體處置設(shè)備中，經(jīng)過(guò)高能態(tài)的等離子體轟擊資料外表，使資料外表的分子由于遭到等離子體能量的影響，進(jìn)而發(fā)作降解、氧化、交聯(lián)等一系列化學(xué)反響。關(guān)于PTFE膜而言，等離子體接枝法是以等離子體轟擊PTFE膜外表，使PTFE膜外表的C—C、C—F發(fā)作斷裂，進(jìn)而在PTFE膜外表產(chǎn)生大量的活性自在基，再在這些活性位點(diǎn)上實(shí)行親水化接枝改性。張浩凡等首先采用不同的親水基團(tuán)對(duì)PTFE中空纖維膜實(shí)行浸漬預(yù)處置，然后經(jīng)過(guò)等離子體法對(duì)PTFE中空纖維膜實(shí)行外表親水改性。結(jié)果標(biāo)明，改性后PTFE中空纖維膜接觸角顯著降落，其中羧基對(duì)PTFE中空纖維膜改性效果最好，接觸角為52°。周明等應(yīng)用Ar等離子體對(duì)PTFE中空纖維膜外表實(shí)行預(yù)處置，然后在膜外表實(shí)行丙烯酸接枝反響。研討標(biāo)明，當(dāng)放電功率為300W，Ar氣體流量為30cm3/min，處置時(shí)間2min，接枝反響所用丙烯酸的體積分?jǐn)?shù)為20%，反響溫度50℃，反響時(shí)間8h，改性效果最好，PTFE中空纖維膜外表接觸角可降至50°。改性反響后PTFE中空纖維膜外表親水基團(tuán)明顯增加，外表能提升，從而親水性能也明顯上升。

　　該辦法操作簡(jiǎn)單、平安環(huán)保，對(duì)資料自身性能影響小，接枝后的親水基團(tuán)與膜外表經(jīng)過(guò)化學(xué)鍵分離，改性效果耐久且穩(wěn)定。不過(guò)等離子接枝過(guò)程只發(fā)作在膜的表面面，而膜的內(nèi)壁仍然是疏水的狀態(tài)。

　　2.3 多巴胺改性法

　　多巴胺作為一種常見的“生物膠水”，可以在堿性條件下自發(fā)聚合，構(gòu)成的聚多巴胺具有能黏附于各類資料外表、適用范圍廣以及易于功用化等優(yōu)點(diǎn)，被普遍用作膜外表改性劑。聚多巴胺在基材外表的堆積通常包括多巴胺氧化、自聚以及匯集體構(gòu)成3個(gè)過(guò)程，其與帶極性基團(tuán)的有機(jī)外表以氫鍵以至共價(jià)鍵銜接為主，與非極性外表的吸附機(jī)理尚不明白，通常以為由π-π和疏水互相作用主導(dǎo)。XiZhen-Yu等在PTFE微孔膜外表堆積聚多巴胺層，顯著改善了疏水聚合物膜外表的親水性，并在恰當(dāng)?shù)姆错憲l件下提升了膜水通量。SooKHeeKu等采用聚多巴胺自聚-復(fù)合法改性PTFE，使資料外表對(duì)成骨細(xì)胞的相容性明顯提升。程毅麗等經(jīng)過(guò)多巴胺的自聚附著行為，對(duì)PTFE中空纖維膜實(shí)行改性，降低了接觸角，提升了純水通量，并且改性后膜孔徑變化較小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明，多巴胺對(duì)PTFE膜親水改性的最佳時(shí)間為8h，改性后膜水通量較改性前上升約50%，親水改性后PTFE膜抗污染性能提升，純水清洗后，膜通量恢復(fù)率為94%。從上述文獻(xiàn)中可知，多巴胺能夠在PTFE膜外表發(fā)作氧化G交聯(lián)反響，生成可吸附于PTFE膜的聚多巴胺復(fù)合層，從而提升PTFE膜外表親水性。

　　2.4 外表活性劑法

　　郭曉蓓等應(yīng)用氟碳外表活性劑，以二氯甲烷為溶劑對(duì)PTFE中空纖維膜實(shí)行親水改性。氟碳外表活性劑具有耐酸堿的特性且自身具有親水和疏水基團(tuán)，疏水基團(tuán)易吸附在PTFE膜外表，親水基團(tuán)露在外面。同時(shí)由于氟碳外表的正電荷和PTFE膜外表的負(fù)電荷互相吸收，外表活性劑能夠吸附在PTFE膜外表，從而將親水基團(tuán)引入。作者研討了外表活性劑濃度及組裝時(shí)間對(duì)中空纖維膜親水性能的影響，結(jié)果標(biāo)明親水改性的最佳條件為ρ(氟碳外表活性劑)=3g/L，組裝浸泡時(shí)間4h，改性后膜外表接觸角明顯降低，水通量增加。元福卿等采用支鏈化陽(yáng)離子外表活性劑和兩性離子外表活性劑分別對(duì)PTFE資料實(shí)行了改性，研討結(jié)果標(biāo)明，外表活性劑的疏水局部能夠與PTFE資料產(chǎn)生互相作用，進(jìn)而外表活性劑分子能夠吸附到PTFE資料外表。當(dāng)外表活性劑濃度大于臨界膠束濃度(CMC)時(shí)，可明顯降低PTFE資料外表接觸角，可潤(rùn)濕性能提升。胡嵩霜等采用芐基取代甜菜堿對(duì)PTFE資料實(shí)行了改性，當(dāng)外表活性劑濃度超越CMC時(shí)，接觸角明顯降低，外表親水性增加。

　　2.5 填充改性法

　　黎鵬等針對(duì)PTFE膜改性時(shí)所采用的化學(xué)辦法和物理辦法存在的問(wèn)題，提出一種新的物理G化學(xué)改性思緒，即在PTFE膜制備前將無(wú)機(jī)納米二氧化硅粒子與PTFE粉料實(shí)行混合，制備含有大量無(wú)機(jī)納米粒子嵌入節(jié)點(diǎn)的PTFE微孔膜。以嵌入的納米粒子為“地基”，經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑作用，在膜外表引入羥基，改性后膜外表接觸角顯著降低，進(jìn)而明顯提升PTFE膜的親水性能，同時(shí)由于偶聯(lián)劑的作用，該親水改性層具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

　　郭玉海等將親水性聚合物經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑的作用，構(gòu)成親水性資料，然后將親水性資料與PTFE粉料實(shí)行混合，最后經(jīng)過(guò)擠出、拉伸、燒結(jié)等工藝制備親水性PTFE微孔膜。研討標(biāo)明，制備的PTFE微孔膜親水性提升，水通量顯著增加。

　　三、PTFE親水膜的應(yīng)用

　　當(dāng)前，別離膜在環(huán)保行業(yè)中得到越來(lái)越普遍的應(yīng)用，是處理水污染問(wèn)題的重要方式之一。PTFE膜具有耐高溫、耐腐蝕、性能穩(wěn)定等特性，因而在別離膜資料中占領(lǐng)重要的位置。目前，許多專家學(xué)者經(jīng)過(guò)不同的改性辦法對(duì)PTFE膜實(shí)行親水改性，并用于實(shí)踐工程中，獲得了一定的成果。

　　3.1 污水處置

　　郭曉蓓等將親水改性后的PTFE中空纖維膜做成膜組件，并用自建污水處置設(shè)備實(shí)行生活垃圾填埋場(chǎng)污水處置。測(cè)試結(jié)果標(biāo)明，親水改性后的PTFE中空纖維膜對(duì)生活垃圾填埋場(chǎng)污水處置效果高于國(guó)度規(guī)范的請(qǐng)求，應(yīng)用效果良好，COD去除率到達(dá)84.2%，氨氮去除率到達(dá)94.4%，懸浮物去除率到達(dá)99.0%。

　　梅德俊將醋酸乙烯酯G馬來(lái)酸酐共聚物實(shí)行充沛醇解后，制備得到親水劑，然后將親水劑平均涂覆在PTFE平板膜外表，使PTFE平板膜外表由疏水變?yōu)橛H水，并用于陶瓷切割工業(yè)污水處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明，陶瓷切割污水經(jīng)過(guò)PTFE親水膜處置后，濁度由初始的3280NTU降為48NTU，去除率高達(dá)98.5%。

　　3.2 膜蒸餾

　　在膜蒸餾過(guò)程中，膜污染與潤(rùn)濕是經(jīng)常呈現(xiàn)的問(wèn)題。研討標(biāo)明疏水膜外表的親水改性有利于減緩有機(jī)污染物在膜外表的黏附累積。任靜等制備了氧化石墨烯(GO)GPTFE復(fù)合膜，膜外表接觸角由144.2°降到103.9°。將GOGPTFE復(fù)合膜用于膜蒸餾過(guò)程發(fā)現(xiàn)，復(fù)合膜能有效提升膜通量并減緩?fù)克p，這可能是由于GO層間構(gòu)成的親水通道降低了水蒸氣穿透膜的阻力，同時(shí)GO良好的導(dǎo)熱性能也有利于緩解由于溫差極化帶來(lái)的通量衰減，同時(shí)復(fù)合膜對(duì)焦化廢水中的無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)物的截留效率明顯提升，這與石墨烯構(gòu)成的納米孔道對(duì)污染物的截留效應(yīng)有關(guān)。

　　3.3 膜生物反響器

　　膜生物反響器(MBR)應(yīng)用膜的別離作用對(duì)水/污泥混合物實(shí)行別離，其中膜組件是膜生物反響器的中心。在膜生物反響器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)呈現(xiàn)膜絲斷裂、運(yùn)用時(shí)間短，不耐酸堿等問(wèn)題。因而，越來(lái)越多的研討者將性能優(yōu)良的PTFE膜用于膜生物反響器中。PTFE中空纖維膜具有疏水性，而將其用于膜生物反響器時(shí)需求其和水要有潤(rùn)濕性，因而需求對(duì)膜實(shí)行親水改性，提升水潤(rùn)濕性。

　　許海亮等為處理電鍍廢水處置過(guò)程中存在的生化指標(biāo)達(dá)標(biāo)難的問(wèn)題，應(yīng)用PTFE膜組件構(gòu)建膜生物反響器，并對(duì)電鍍廢水實(shí)行處置。結(jié)果標(biāo)明MBR通量可堅(jiān)持在約16L/(m2·h)，COD的脫除率超越50%。該工藝能夠大大提升污泥量，防止結(jié)垢和出水跑泥等問(wèn)題，提升了處置效果，可以使電鍍廢水的生化指標(biāo)達(dá)標(biāo)，具有良好的實(shí)踐應(yīng)用前景。

　　徐毅等采用PTFE膜組件，應(yīng)用MBR工藝對(duì)垃圾滲濾液實(shí)行處置，結(jié)果標(biāo)明該工藝對(duì)COD、NH4-N都有良好的脫除效果。李薇等]采用MBR工藝對(duì)含油廢水實(shí)行了處置，處置結(jié)果標(biāo)明基于PTFE膜的高通量、抗污染特性，該工藝處置效果明顯，COD、石油類污染物、氨氮等均勻去除率都高于96%，出水可以滿足行業(yè)和國(guó)度廢水排放規(guī)范且膜抗污染性能良好。蔣文化等應(yīng)用PTFE膜生物反響器對(duì)高含油、高COD、高氨氮的煤化工廢水實(shí)行處置。經(jīng)過(guò)PTFEGMBR系統(tǒng)處置后，出水指標(biāo)到達(dá)排放請(qǐng)求，水質(zhì)變化小，沒(méi)有呈現(xiàn)膜絲斷裂和膜通量降低的現(xiàn)象。

　　四、完畢語(yǔ)

　　PTFE膜具有良好的應(yīng)用性能，在化工、紡織、醫(yī)療、環(huán)境、食品等范疇得到了越來(lái)越普遍的應(yīng)用。但是由于其強(qiáng)疏水性和極低的外表能，使得PTFE膜潤(rùn)濕性差，難以處置水性溶液，限制了其應(yīng)用過(guò)程和范疇，因而展開PTFE膜親水化改性研討具有重要的理想意義。

　　隨著膜行業(yè)科技人員的不時(shí)研討，目前已有多種提升PTFE膜親水性的辦法，并應(yīng)用到工程理論中。但是，目前常規(guī)PTFE膜親水化改性辦法有的親水化修飾效果持續(xù)時(shí)間短，有的無(wú)法完成對(duì)中空纖維膜內(nèi)部的親水改性，有的接枝修飾反響工藝復(fù)雜、難以控制且運(yùn)用大量有機(jī)溶劑，不但環(huán)境不友好，且難于完成工業(yè)化等。為了促進(jìn)PTFE膜在實(shí)踐工程中得到更普遍的應(yīng)用，將來(lái)需求重點(diǎn)打破以下三方面。

　　(1)加大新型、綠色可直接用于PTFE膜親水改性的藥劑的開發(fā)，簡(jiǎn)化改性工藝，降低施行難度，確保親水性能的穩(wěn)定，易于工業(yè)化

　　(2)在PTFE膜制備過(guò)程中，將PTFE原料與無(wú)機(jī)納米資料實(shí)行混合，重點(diǎn)處理二者之間相容性差、無(wú)機(jī)納米粒子易聚會(huì)的難題，提升無(wú)機(jī)納米資料在PTFE基體中散布的平均性，從而應(yīng)用資料間互相協(xié)同效應(yīng)，賦予復(fù)合資料新的特性，提升親水性能，同時(shí)也能夠在膜中引入易于親水改性的位點(diǎn)

　　(3)展開基于PTFE膜組器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步完善其內(nèi)部構(gòu)造，確保PTFE膜的優(yōu)良性能得到充沛發(fā)揮，不時(shí)提升其在實(shí)踐應(yīng)用中的性能。