PTFE微孔膜的紫外臭氧改性方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010411828.1 (22)申请日 2020.05.15 (71)申请人 山东东岳未来氢能材料有限公司 地址 256401 山东省淄博市桓台县唐山镇 东岳氟硅材料产业园区 (72)发明人 于洋洋冯威张恒赵玉会 周珊珊张永明 (74)专利代理机构 青岛发思特专利商标代理有 限公司 37212 代理人 耿霞 (51)Int.Cl. C08J 9/36(2006.01) H01M 8/1086(2016.01) C08L 27/18(2006.01) (54)发明名称 PTF。

2、E微孔膜的紫外臭氧改性方法 (57)摘要 本发明属于燃料电池的质子交换膜材料技 术领域， 具体涉及一种PTFE微孔膜的紫外臭氧改 性方法。 本发明将PTFE微孔膜置于紫外臭氧处理 设备中， 无需真空环境， 只需调节紫外线灯功率、 照射处理时间、 测试距离， 同时控制氧气浓度， 就 可得到处理改性后的PTFE微孔膜， 提高PTFE膜的 亲水性， 水接触角由原来的130度降至40度左右， 且亲水性始终保持较高水平， 此外PTFE膜的力学 性能得到保持。 与现有等离子体处理技术相比， 紫外臭氧处理使用氧自由基， 没有等离子体放 电， 不会对样品性能造成影响； 而且紫外臭氧处 理不需要任何特殊的真空室。

3、、 气体或特殊设备， 可在空气中操作， 成本低， 适合工业连续化处理。 权利要求书1页 说明书3页 CN 111533945 A 2020.08.14 CN 111533945 A 1.一种PTFE微孔膜的紫外臭氧改性方法， 其特征在于： 在氧气环境下， 将所述PTFE微孔 膜置于紫外线灯下照射进行改性， 得到改性后的PTFE微孔膜。 2.根据权利要求1所述的PTFE微孔膜的紫外臭氧改性方法， 其特征在于： 所述的氧气浓 度为21-50。 3.根据权利要求1所述的PTFE微孔膜的紫外臭氧改性方法， 其特征在于： 所述的紫外线 灯为低压石英汞蒸汽灯。 4.根据权利要求1所述的PTFE微孔膜的紫外。

4、臭氧改性方法， 其特征在于： 所述的紫外线 灯的紫外线波长为185nm和254nm。 5.根据权利要求1所述的PTFE微孔膜的紫外臭氧改性方法， 其特征在于： 所述的PTFE微 孔膜与紫外线灯之间的照射距离为5-15cm。 6.根据权利要求1所述的PTFE微孔膜的紫外臭氧改性方法， 其特征在于： 所述的紫外线 灯的功率为10-300W。 7.根据权利要求1所述的PTFE微孔膜的紫外臭氧改性方法， 其特征在于： 所述的照射时 间为1-10min。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111533945 A 2 PTFE微孔膜的紫外臭氧改性方法 技术领域 0001 本发明属于燃料电池的质子交换膜材料。

5、技术领域， 具体涉及一种PTFE微孔膜的紫 外臭氧改性方法。 背景技术 0002 聚四氟乙烯(PTFE)膜具有优异的物理和化学性能， 耐酸碱、 耐化学腐蚀， 并且孔隙 率高、 通量大， 可适应苛刻环境的膜分离， 具有广泛的应用前景。 但是由于PTFE膜表面能低， 具有极强的疏水性， 表面润湿性差， 在质子交换膜应用中， 存在树脂溶液浸润性差、 表面不 平整等问题， 影响产品的最终性能。 0003 对聚四氟乙烯膜进行亲水改性一直是研究者们的研究对象， 目前对聚四氟乙烯膜 材料亲水改性的方法主要有等离子体处理、 浸渍涂覆法、 化学处理法等。 专利CN102773026A 对聚四氟乙烯膜进行等离子体。

6、处理， 利用原子沉积技术在膜表面沉积一层金属氧化物层， 膜表面水接触角从原来的130 可降低至20 以下； 专利CN1633450A报导了采用含氢化合物 和环状化合物改性剂对PTFE膜浸渍处理后进行加热或紫外辐照， 提高了聚四氟乙烯膜的亲 水性且氟含量降低， 对水的接触角由120 降至2090 ， 改善膜的生物相容性且渗透性提 高， 适用于人造血管； 专利CN105885081A采用甲烷和氮气混合气体等离子体处理方法对 PTFE微孔膜进行表面改性， 通过控制低温等离子体处理的工艺参数， 改善PTFE微孔膜的亲 水性， 改性后水接触角由原来的130 降至40 ； 以上PTFE多孔膜的改性技术虽然。

7、均在一定程 度上提高了膜的亲水性， 但是这种亲水性能持久性差， 用于质子交换膜领域会引入杂质， 且 只能在封闭环境下进行， 限制了这些技术的应用。 发明内容 0004 本发明要解决的技术问题是： 克服现有技术的不足， 提供一种亲水持久性良好、 不 引入化学物质的可连续处理PTFE微孔膜的紫外臭氧改性方法， 进一步提高其亲水性能且亲 水性始终保持较高水平， 同时PTFE膜的力学性能得到保持。 0005 本发明所述的PTFE微孔膜的紫外臭氧改性方法， 在氧气环境下， 将所述PTFE微孔 膜置于紫外线灯下照射进行改性， 得到改性后的PTFE微孔膜。 0006 所述的氧气浓度为21-50， 优选21-。

8、40。 0007 所述的紫外线灯为低压石英汞蒸汽灯。 0008 所述的紫外线灯的紫外线波长为185nm和254nm。 0009 所述的PTFE微孔膜与紫外线灯之间的照射距离为5-15cm， 优选5-10cm。 0010 所述的紫外线灯的功率为10-300W， 优选10-200W， 更优选30-100W。 0011 所述的照射时间为1-10min， 优选1-5min。 0012 紫外臭氧处理设备采用低压石英汞蒸汽灯， 会产生254nm和185nm波长的紫外线， 185nm的紫外光可以将氧分子O2分解成氧原子O， 一部分氧原子O与氧分子O2转变成活性的O3 臭氧分子， 对薄膜表面的杂质起到光敏氧化。

9、分解作用， 去除粘附在物体表面上的杂质， 获得 说明书 1/3 页 3 CN 111533945 A 3 超洁净的表面。 0013 同时254nm波长的紫外光被薄膜表面吸收后， 将表层的化学结构切断， 氧分子O2吸 收185nm的紫外光分解的另一部分氧原子O， 会与被切断的表层分子结合， 并将之变换成具 有高度亲水性的官能基(如-OH， -CHO， -COOH)， 从而提高表面的浸润性。 0014 与现有技术相比， 本发明的有益效果如下： 0015 1、 本发明将PTFE微孔膜置于紫外臭氧处理设备中， 无需真空环境， 只需调节紫外 线灯功率、 照射处理时间、 测试距离， 同时控制氧气浓度， 就。

10、可得到处理改性后的PTFE微孔 膜， 提高PTFE膜的亲水性， 水接触角由原来的130度降至40度左右， 且亲水性始终保持较高 水平， 此外PTFE膜的力学性能得到保持。 0016 2、 本发明与现有等离子体处理技术相比， 紫外臭氧处理使用氧自由基， 没有等离 子体放电， 不会对样品性能造成影响； 而且紫外臭氧处理不需要任何特殊的真空室、 气体或 特殊设备， 可在空气中操作， 成本低， 适合工业连续化处理。 具体实施方式 0017 下面结合实施例对本发明作进一步的说明。 0018 实施例1 0019 将PTFE微孔膜置于紫外臭氧处理设备中， 照射时间1min， 样品与灯管距离5cm， 氧 气浓。

11、度21， 紫外线灯功率选择10w、 20w、 50w、 100w。 0020 将处理好的PTFE膜用接触角测量仪进行测定， 随着功率的提高， 水接触角逐渐降 低， 至达到相对稳定， 接触角数值为100、 60、 32、 33。 未处理的PTFE微孔膜接触角130度， 处理 后可达到30-50度， 其中在50W时可达到32度。 0021 实施例2 0022 将PTFE微孔膜置于紫外臭氧处理设备中， 紫外线灯功率选择10W， 样品与灯管距离 5cm,氧气浓度21， 照射时间选择1min、 2min、 5min、 10min。 0023 将处理好的PTFE膜用接触角测量仪进行测定， 随着照射处理时间。

12、的增加， 水接触 角逐渐降低， 照射时间5min时， 接触角达到最小值， 接触角数值为120、 100、 38、 50。 未处理的 PTFE微孔膜接触角130度， 处理后可达到30-50度， 其中在照射5min时可达到38度。 0024 实施例3 0025 将PTFE微孔膜置于紫外臭氧处理设备中， 紫外线灯功率选择20W通入氧气， 使氧气 浓度达到30， 照射时间选择5min， 样品与灯管距离5cm、 7cm、 10cm。 0026 将处理好的PTFE膜用接触角测量仪进行测定， 随着照射处理距离的增加， 水接触 角逐渐降低， 照射距离为5cm时， 接触角达到最小值， 接触角数值为40、 50、。

13、 80。 未处理的PTFE 微孔膜接触角130度， 处理后可达到30-50度， 其中处理距离为5cm时， 可达到40度。 0027 实施例4 0028 将PTFE微孔膜置于紫外臭氧处理设备中， 紫外线灯功率选择30w， 样品与灯管距离 10cm,照射时间选择5min， 通入氧气， 使氧气浓度达到21、 30、 40、 50。 0029 将处理好的PTFE膜用接触角测量仪进行测定， 随着氧气浓度的增加， 水接触角逐 渐降低， 至稳定状态， 氧气浓度为40时， 接触角达到稳定值， 接触角数值为110、 90、 35、 36。 未处理的PTFE微孔膜接触角130度， 处理后可达到30-50度， 其中氧气浓度为40时， 可达到 说明书 2/3 页 4 CN 111533945 A 4 35度。 0030 当然， 上述内容仅为本发明的较佳实施例， 不能被认为用于限定对本发明的实施 例范围。 本发明也并不仅限于上述举例， 本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围 内所做出的均等变化与改进等， 均应归属于本发明的专利涵盖范围内。 说明书 3/3 页 5 CN 111533945 A 5 。