PTFE乳液制备PTFE-YSZ微孔膜及孔隙率的研究.docx

? ? PTFE乳液制备PTFE/YSZ微孔膜及孔隙率的研究 ? ? 杜金丽,邓新华,孙 元,罗衍慧,庞向川 (天津工业大学材料科学与工程学院,天津300160) PTFE乳液制备PTFE/YSZ微孔膜及孔隙率的研究 杜金丽,邓新华＊,孙 元,罗衍慧,庞向川 (天津工业大学材料科学与工程学院,天津300160) 以聚四氟乙烯(PTFE)乳液为原料、氧化钇稳定二氧化锆(YSZ)微纳米粉体为增强体,采用机械拉伸法制备了PTFE/YSZ复合微孔膜,通过扫描电子显微镜对其进行了表征,并运用单因素法探讨了分散剂聚乙烯醇(PVA)、拉伸倍数、YSZ含量和热处理温度对复合微孔膜孔隙率的影响。结果表明,在复合微孔膜中添加 PVA以及增加YSZ含量均使复合微孔膜的孔隙率增大;在拉伸3.5倍、YSZ含量为8%(质量分数,下同)、热处理温度为320℃时,复合微孔膜孔隙率高达73.09%。 聚四氟乙烯;氧化钇稳定二氧化锆;微孔膜;孔隙率 Abstract:In this paper,PTFE/YSZ composite microporous membrane was prepared by mechanical tension of a PTFE emulsion containing YSZ micro/nanoparticles.The structure and performance of PTFE/YSZ composite microporous membrane were characterized uisng scanning electron microscope(SEM).The effects of the dispersant PVA,draw ratio,YSZ content,and calcination temperature on the porosity of composite microporous membrane were systematically investigated.It was found that the porosity increased significantly with increasing PVA and YSZ contents.The porosity reached 73.09 %when the draw ratio was 3.5 times,YSZ contents 8 %,and the calcinations temperature 320℃. Key words:polytetrofluoroethylene;yttria stabilized zirconia;microporous membrane;porosity 0 前言 PTFE是一种白色、无毒、无味的聚合物,具有优良的介电性能[1-2]、极低的表面摩擦系数和良好的低温延展性[3-4]以及较高的热稳定性和化学惰性[5-8],已成为尖端科学和现代工业不可缺少的重要材料之一。由于PTFE工业的快速发展,全球的市场竞争日益激烈,产业竞争正越来越多地表现为产品创新能力的竞争,加强改性技术的研究与应用,开发新型高效的 PTFE微孔膜已成为国内外PTFE微孔膜主要的研究与发展方向。国内外众多科研人员通过填充改性提高PTFE微孔膜强度、亲水性、改善耐磨、耐压性,或者赋予PTFE微孔膜某种特殊性能,如抗菌性等[9]。 在复合材料研究中,将ZrO2粉体作为弥散相对基体进行增强韧化的应用已被广泛认可,也是近年来最常用的一种PTFE微孔膜填充物。研究发现在纯净的ZrO2中添加某些二价或三价的氧化物(如CaO、MgO、Y2O3等和一些稀土金属氧化物)可以使立方相结构在室温到熔点范围内稳定下来[10]。由于钇和锆化学性质相似,所以最终选定化学稳定性、热稳定性优异的 YSZ微粒作为PTFE微孔膜的增强体。 本研究尝试以PTFE乳液为原料、YSZ粉体为增强体制备PTFE/YSZ微孔膜,在不同工艺条件下通过扫描电子显微镜对复合微孔膜孔隙率进行了分析与探讨。实验制得的PTFE/YSZ复合微孔膜在电解池隔膜、工业滤料等众多领域均具有极大的应用前景。 1 实验部分 1.1 主要原料 PTFE乳液,工业级,大沽化工厂; YSZ粉体,粒径范围0.08～30μm,中国建筑材料科学研究院; PVA,分析纯,北京市有机化学有限公司。 1.2 主要设备及仪器 差示扫描量热仪(DSC),DSC-7,美国 Perkin-Elmer公司; 环境扫描电子显微镜(SEM),QUANTA200,FEI公司; 陶艺炉,YFEF-020,上海意丰电炉有限公司; 数控超声波仪,KQ-700DV,昆山市超声仪器有限公司; 压延机,自制; 简易拉伸设备,自制。