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膜潤濕性差，難以處置水性溶液，限制了其應(yīng)用過程和范疇。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)過化學(xué)鍵分離，改性效果耐久且穩(wěn)定。不過等離子接枝過程只發(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)中得到越來越普遍的應(yīng)用，是處理水污染問題的重要方式之一。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

　　在膜蒸餾過程中，膜污染與潤濕是經(jīng)常呈現(xiàn)的問題。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的通量衰減，同時(shí)復(fù)合膜對(duì)焦化廢水中的無機(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，不耐酸堿等問題。因而，越來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)需求其和水要有潤濕性，因而需求對(duì)膜實(shí)行親水改性，提升水潤濕性。

　　許海亮等為處理電鍍廢水處置過程中存在的生化指標(biāo)達(dá)標(biāo)難的問題，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，沒有呈現(xiàn)膜絲斷裂和膜通量降低的現(xiàn)象。

　　四、完畢語

　　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膜潤濕性差，難以處置水性溶液，限制了其應(yīng)用過程和范疇，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膜制備過程中，將PTFE原料與無機(jī)納米資料實(shí)行混合，重點(diǎn)處理二者之間相容性差、無機(jī)納米粒子易聚會(huì)的難題，提升無機(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。