聚四氟乙烯(PTFE)膜材一般采用压延、车削和拉伸等方法加工，其中采用分散PTFE原料和拉伸法制备的膜材具备良好的微孔结构,才能用于过滤领域。拉伸法加工的PTFE滤膜分为平板膜、中空纤维膜和管式膜依据制品形状和微孔结构PTFE滤膜可用于空气和水净化等领域。

1 聚四氟乙烯滤膜国内外发展状况

1.1 PTFE平板膜

 PTFE平板膜起源于20世纪60年代的美国 DuPont，随后美国Gore发明双向拉伸技术加工出平板膜。继美国之后日本自行研制出多层、多孔、半烧结的PTFE薄膜。我国于20世纪70年代开始研发拉伸法PTFE平板膜，21世纪初将产品推向市场目前大约有40家单位生产。根据微孔结构和化学特征PTFE平板膜可用于面料空气*和除尘、水过滤等领域。

1.1.1 服装用膜

美国Gore于20世纪70 年代率先将PTFE与聚氨酯(PU)的复合膜与织物黏合后作为防水透湿功能面料,目前成为户外服装、防护服及欧美军队重要装备品之一。近年来GE为提高湿阻抗等级推出纯PTFE复合面料。就防水、透气、耐洗涤等综合指标而言以美国Gore产品为,我国的PTFE膜以及后整理中的防油技术尚需进一步提高。

1.1.2 除尘用膜

PTFE平板膜用于空气除尘是基于滤膜高的孔隙率和较低的微孔孔径，从而赋予滤料较高的空气通量，同时对空气中悬浮颗粒进行截留,实现净化空气的目的。目前,国内生产的PTFE平板膜大都用干除尘领域但与美国Donaldson产品比较厚度偏薄(一般低于10μm,Donaldson的厚度为12-20μm),因此滤膜使用寿命低。

1.1.3 泡点膜

泡点膜需要*控制泡点(即孔径)、厚度、透气量等指标，用于食品和医药领域的*。我国PTFE滤膜的加工工艺和设备是在服装膜和除尘膜基础上发展而来,因此尚未突破泡点膜加工技术，尤其是厚度在50-80μm之间的泡点膜均被美国 Donaldson和日本Sumitomo垄断。

1. 1.4 水过滤膜

水过滤膜是在泡点膜的基础上进行亲水改性用于废水净化、食品和医药*等领域。目前 Sumitomo垄断该产品我国在泡点膜加工和亲水改性等技术需要重点研发。

1.2 中空纤维膜和管式膜

中空纤维膜和管式膜一般采用单向(纵向)拉伸而成。基于PTFE材料的高耐盐性，美国Gore的管式膜在我国主要用于氯碱行业的盐水精制上。日本Sumitomo除将PTFE中空纤维膜用于盐水精制外还用于垃圾渗滤液电镀等废水的处理上。

2 PTFE滤膜关键加工技术

2.1孔径控制技术

滤膜的孔径决定过滤精度，因此孔径控制至关重要。孔径控制途径总结如下:

1)制膜工艺无论是平板膜还是中空纤维膜均采用拉伸法加工。加工过程中的制膜工艺影响微孔结构，主要包括:拉伸速度、倍数和温度,热定型温度和时间等。

2)平板膜的双层共拉伸技术PTFE分散树脂在强剪切力和高温作用下发生原纤和结点相互纠缠的现象，进而发生黏结。利用此现象,发明了平板膜双层共拉伸技术。黏结发生后,界面层的材料堆积密度显著增加,提高了横向拉伸(扩幅)过程中两侧夹持应力向中间的传递速度，从而提高了薄膜整体均匀性和降低了孔径。

3）后整理技术,通过后整理PTFE乳液和 F46(聚四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)乳液也可降低滤膜孔径。

4)平板膜包缠中空纤维膜技术,在微孔结构的控制上，双向拉伸平板膜较单向拉伸的中空纤维膜容易控制。基于此日本Sumitomo开发了一种平板膜包缠中空纤维膜的孔径控制技术,它是将 PTFE平板膜分切成4-6mm宽的窄带,然后,螺旋式包缠在中空纤维膜的表面(见图1),再经过高温处理发生黏结。

         

 

2.2 亲水技术

PTFE滤膜用于液固分离，持久亲水性是关键，但PTFE中氟原子极化率低和原子排列紧密的结构特征,使之亲水改性困难。从文献来看,接枝亲水性单体是PTFE亲水改性*常用的方法，亲水性单体一般是含磺酸鹅基羟基等亲水基团的乙烯基单体;*常用的引发方式是辐照,包括等离子体、辉光放电、离子等表面辐照以及γ射线、电子束等。但这类方法多停留在实验室阶段。

本课题组发展了一种滤膜后整理技术,亲水剂为双组分其中一组分含磺酸基、羧基、羟基等亲水基团的预聚体，另一组分含反应性基团,将2个组分共混后整理在PTFE滤膜表面,利用“藤缠树”机制将亲水材料包覆在原纤和结点表面(见图2),从而赋予滤膜持久亲水性。

 3 PTFE滤膜应用的*新进展

利用膜对颗粒的截留和筛分作用进行分离的超微滤技术得到迅速发展，PTFE滤膜化学稳定性好，可用于多种苛刻条件下的过滤，如气固分离、液固分离等领域;利用PTFE材料的强疏水性，可用于膜蒸馏领域。

将PTFE中空纤维膜用于新风系统是*新进展。与平板膜比较,中空纤维膜具有占地少的特点:与传统的空气净化滤材(如HEPA、滤纸等)相比，PTFE中空纤维膜具有孔径*控制可水冲洗循环使用的优势。测试结果表明，经过滤后的空气，PM2.5含量为0.9μg/m³,指标远低于GB/T3095-2012《环境空气质量标准》(2016年1月1日实施)中规定的一类区年平均15μg/m³、24h平均35μg/m³的浓度限值。

膜蒸馏是一种以疏水微孔膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离技术,对无机盐、大分子等不挥发性组分的载留率接近,并日可以外理高浓席盐水。在膜蒸馏中，疏水性微孔膜材料的选择是关键。PTFE中空纤维膜表面水接触角高达130°,并且具有装填密度高占地面积小、运行费用低等优点，是膜蒸馏的理想材料。目前,基于PTFE中空纤维膜的膜蒸馏技术已在海水、海水反渗透浓水、垃圾渗滤液反渗透浓水等方面展开研究。

           

综上所述PTFE滤膜广泛用于空气和水净化等领域,孔径控制和亲水改性是关键加工技术。用于更加精细场合过滤是滤膜的发展方向之一;随着废水排放标准的提高以及膜蒸馏和吸收等膜过程技术的进步 PTFE滤膜有望得到进一步的应用。