用於吸附或過濾的中空纖維及其製法
2023-05-12 21:34:06 2
用於吸附或過濾的中空纖維及其製法
【專利摘要】一種用於吸附或過濾的中空纖維。該中空纖維含有具第一端及第二端的管狀基質，以及，貫穿該管狀基質且於該第一端及第二端之間延伸的彎曲信道。該管狀基質為多孔狀，且具有10至20000m2/m3的表面積對體積比，厚度為0.05至9.95mm，外徑為0.1至10mm，長度為該彎曲信道長度的10至90%。本公開還提供一種製造此中空纖維的方法。
【專利說明】用於吸附或過濾的中空纖維及其製法
【技術領域】
[0001]本公開關於中空纖維及其製法，尤其是螺旋中空纖維及其製法。
【背景技術】
[0002]一般利用分子篩或使用填充床系統或蜂巢結構系統中的沸石進行小分子吸附。
[0003]填充床系統具有高吸附量。在系統達其完全吸附量後會進行再生。再生不但耗時(例如24小時)，而且耗能。蜂巢結構系統，因為傳質阻力(mass transfer resistance)高，具有較填充床系統低的吸附效能。此外，蜂巢結構系統體積龐大且價格昂貴。
[0004]近期研發的中空纖維吸附系統，相較於填充床系統及蜂巢結構系統，具有較高的吸附量與較低的傳質阻力。其成本低且可於低溫快速進行再生。參閱W02008/110820(Perera 及 Tai)、W02007/007051A1(Perera)及 Tai, Novel AdsorbentHollow Fibers, Ph.D.thesis, University of Bath, UK(2007)。然而，因為較低的傳質阻力，中空纖維對於高速氣體或液體，具有較差的吸附效率。參閱Lee et al.，AdsorptionScience and Technology, 18, 147—70(2000)。
[0005]中空纖維也可應用於過濾。然而其並不適用於過濾高速氣體或液體。
[0006]因此，仍需要研發能有效進行吸附或過濾的中空纖維。
【發明內容】
[0007]本公開的中空纖維具有能高效進行小分子的過濾或吸附的無法預期的功效。
[0008]本公開的一方面關於中空纖維，其含有⑴具第一端及第二端的管狀基質，及Qi)貫穿(formed through)該管狀基質且於該第一端及第二端之間延伸的彎曲(winding)信道(例如,螺旋信道)。
[0009]該管狀基質為多孔狀，可為單層或多層。管狀基質具有10至20000平方米/立方米(m2/m3)的表面積對體積比(surface-area-to-volume ratio),厚度為 0.05 至 9.95 毫米(mm)，外徑為0.1至10mm，長度為該彎曲信道長度的10至90%。
[0010]本公開的另一方面關於製造中空纖維的方法。該方法包括如下步驟:(I)提供紡絲頭(spinneret),該紡絲頭包括管體(tube)及圈環該管體的第一噴嘴(orifice),該管體的出口端具有15。至80。的斜切角度(bevel angle) ； (2)令內孔液(bore fluid)通過該管體；(3)令第一紡絲液(spinning dope)通過該第一噴嘴,該第一紡絲液含有無機吸附劑；(4)當該第一紡絲液及該內孔液離開該紡絲頭時，收集該第一紡絲液及該內孔液，以形成中空纖維前體；(5)當該第一紡絲液及該內孔液離開該紡絲頭時，旋轉該紡絲頭的該管體；以及(6)於凝結液中凝結該中空纖維前體，以形成螺旋中空纖維。當該第一紡絲液及該內孔液離開該紡絲頭時，該紡絲頭的該管體以I至200rpm的速度旋轉，以形成具有I至200mm螺距(pitch)的螺旋信道。
【具體實施方式】[0011]以下通過特定的具體實施例說明本公開的實施方式，該領域技術人員可由本說明書所揭示的內容了解本公開的其它優點與功效。本公開也可通過其它不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作的精神下進行各種修飾與變更。
[0012]本文揭露用於吸附或過濾小分子(例如，揮發性有機化合物)的中空纖維。該中空纖維可應用於各種領域(包括石油工業、半導體產業及光電產業)，以進行過濾、濃縮及分離。
[0013]本公開的一方面關於中空纖維，其含有(i)具第一端及第二端的管狀基質，及(?)貫穿該管狀基質且於該第一端及第二端之間延伸的彎曲信道(例如，螺旋信道)。
[0014]該管狀基質為多孔狀，可為單層或多層。管狀基質具有10至20000m2/m3的表面積對體積比，厚度為0.05至9.95毫米(mm)，外徑為0.1至10mm，長度為該彎曲信道長度的10至 90%。[0015]中空纖維的管狀基質含有(i)可作為粘合劑(binder)、吸附劑(adsorbent)或兩者的聚合物材料(polymeric material), (ii)無機吸附劑，(iii)無機粘合劑，或(iv)上述者的任何組合。「粘合劑」指連結管狀基質中的吸附劑的材料或是形成該管狀基質的材料。以聚合物粘合劑及吸附劑製成中空纖維後，可將聚合物粘合劑移除，例如於高溫(例如5000C )移除，以留下該吸附劑。「吸附劑」指能吸附具有分子量為2000道耳頓(Dalton)或以下(例如800道耳頓、100道耳頓及18道耳頓)的小分子的材料。本公開的所有中空纖維均適用於過濾。含有吸附劑(聚合物吸附劑、無機吸附劑或兩者)的中空纖維亦可用於進行吸附。
[0016]一具體實施例中，管狀基質含有無機吸附劑(以中空纖維的重量為基準計，0.1至95重量％ (wt%))及聚合物粘合劑。另一具體實施例中，管狀基質含有無機吸附劑(以中空纖維的重量為基準計，0.1至95wt%)及無機粘合劑。本公開還包括含有導電材料(electrically conductive material)的中空纖維，一具體實施例中，導電材料位於管狀基質的外層。
[0017]聚合物材料的實例包括，但不限於:聚醚碸(polyether sulfone, PESF)、聚諷(polysulfone)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride, PVDF)、聚苯諷(polypheny I sulfone, PPSU)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、醋酸纖維素、二醋酸纖維素、聚亞醯胺、聚醚醯亞胺、聚醯胺(芳香族)、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚(乳酸-乙醇酸)(poly (lactic-co-glycolic acid))、聚幾內酯、聚乙烯氫吡咯酮(polyvinylpyrrolidone)、乙烯-乙烯醇共聚物(ethylene vinyl alcohol)、聚二甲基矽氧烷及其組合。優選為PESF、聚碸、PVDF、聚苯碸及其組合。更優選為PESF及PPSU。
[0018]無機吸附劑的實例包括，但不限於:A型沸石、X型沸石、Y型沸石、高矽分子篩(high silica molecular sieve)、介孔分子篩、孔性金屬有機架構材料(porousmetal-organic framework material)、活性碳、碳分子篩及其組合。優選的無機吸附劑為A型沸石、X型沸石、高矽分子篩、介孔洞分子篩、活性碳及其組合。更優選為A型沸石、X型沸石、高矽分子篩及其組合。
[0019]無機粘合劑的實例包括，但不限於:氧化鋁、二氧化矽、膨潤土(bentonite)、瓷土(China clay)、氫氧基磷灰石(hydroxylapatite)、球粘土 (hyplas clay)、娃酸韓、娃酸鎂、娃酸鈉、無水硫酸鈉、娃酸錯、不透明錯（zircon opaque)、碳化娃、（Ba, Pb) Ti03、偏娃酸 鉛玻璃料（lead bisilicate frit)、倍半娃酸鉛玻璃料（lead sesquisilicate frit)、低 膨脹玻璃料（low expansion frit)、軟硼砂玻璃料（soft borax frit)、標準硼砂玻璃料 (standard borax frit)及其組合。優選為氧化招、二氧化娃、膨潤土、瓷土、球粘土、娃酸 鈣、矽酸鎂、矽酸鈉、無水硫酸鈉、矽酸鋯、不透明鋯、偏矽酸鉛玻璃料、倍半矽酸鉛玻璃料、 低膨脹玻璃料、軟硼砂玻璃料、標準硼砂玻璃料及其組合。
[0020]該中空纖維含有貫穿管狀基質且由該管狀基質包覆的彎曲信道。
[0021]該彎曲信道的直徑為0. 05至9. 95mm (例如,0. 1至5mm, 0. 5至2mm, 0. 2至0. 6mm, 及1至3mm)，可為z字形或曲線形，例如，螺旋形。螺旋信道一般具有1mm至200mm的螺距。 螺距指一個完整螺形旋轉（spiral turn)的寬度，平行於該中空纖維的軸而測量。
[0022]管狀基質，可以是直的或彎的。管狀基質的長度為該彎曲信道長度的10至90% (例 如，20 至 60%、20 至 40%、10 至 80% 及 20 至 70%)，厚度為 0. 05 至 9. 95mm (例如，0. 5 至 4mm、 0. 5 至 2mm、0. 1 至 9mm、0. 2 至 8mm、1 至 4mm 及 1 至 5mm)，外徑為 0. 1 至 10mm (例如，1 至 5mm、1 至 3mm、3 至 8mm、2 至 4mm、0. 2 至 2. 5mm、0. 3 至 6mm 及 0. 5 至 3mm)。
[0023]基質可具有有效表面孔隙度（effective surface porosity)(即，孔洞長度的表 面孔隙度，e/LpirT1)為100至10000 (例如，200至8000，及400至6000)，及孔洞大小（8口， 孔徑(pore diameter))為 1 納米(nm)至 50 微米(u m)(例如，0. 1 至 10 y m、1 至 100nm、及 10nm至50i!m)。整個中空纖維的孔隙度及孔洞大小可相同或有很大的差異。基質的表面 積對體積比為 10 至 20000m2/m3(例如，10 至 10000m2/m3、200 至 6000m2/m3、1000 至 4000m2/ m3、100至5000m2/m3、250至3000m2/m3及500至8000m2/m3)。有效表面孔隙度、孔洞大小及表 面積對體積比通過本領域熟知的方法測量。參閱Carman, Flow of Gases Through Porous Media(Butterworths Scientific Publications1956) ；Scott and Hughes, Industrial Membrane Separation Technology(Blackie Academic and Professional 1996)et al. , Tailor-Made Asymmetric PVDF Hollow Fibers for Soluble Gas Removal, AIChE Journal, 45，1211-19(1999)。
[0024]中空纖維的吸附效率與其表面積有關。可通過填充中空纖維的管柱的填充密度測 定。填充密度為中空纖維的總表面積對管柱截面積的比例。較高的填充密度及較大的表面 積對體積比，通常導致更有效率的管柱。
[0025]孔洞大小分布（pore size distribution)及孔隙度亦影響中空纖維的性能。孔 洞大小分布，中空纖維中的孔徑的統計分布範圍，可為0. 005至10 ii m、0. 05至5 ii m或0. 5 至2iim。中空纖維的孔隙度，以纖維中的空體積百分比定義，可為10至200%、20至140% 或40至80%。較窄的孔洞大小分布及較高的孔隙度，通常導致中空纖維較高的通量（flux rate)。
[0026]一具體實施例中，基質含有聚合物材料，其一般作為粘合劑。以中空纖維的重量為 基準計，聚合物材料通常為5至100wt%(例如，5至99. 9wt%、7至50wt%& 10至20wt%)。聚 合物材料可為PESF、聚碸、聚偏二氟乙烯、聚苯碸、聚丙烯腈、醋酸纖維素、二醋酸纖維素、聚 亞醯胺、聚醚醯亞胺、聚醯胺（芳香族）、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚（乳酸_乙醇酸）、 聚幾內酯、聚乙烯氫吡咯酮、乙烯-乙烯醇共聚物、聚二甲基矽氧烷及其組合。
[0027]另一具體實施例中，以中空纖維的重量為基準計，管狀基質含有5至100wt%(例如，5至99.9wt%、7至50wt%及10至20wt%)的無機粘合劑。實例包括，但不限於:氧化招、二氧化矽、膨潤土(例如，鉀質膨潤土、鈉質膨潤土、鈣質膨潤土及鋁質膨潤土)、瓷土(例如，Al2O3.2Si02.2H20)、氫氧基磷灰石(例如，Ca10(PO4)6(OH)2)、球粘土 (例如，20%Α1203.70%Si02.0.8%Fe203.2.3%K20.1.6%Na20)、矽酸鈣(例如，Ca3SiO5' Ca3Si2O7 及 CaSiO3)、矽酸鎂(例如，Mg3Si4Oltl (OH)2)、矽酸鈉(例如，Na2SiO3及其水合物(hydrate)，SiO2 =Na2O的比例介於2:1及3.75:1的間)、無水硫酸鈉、矽酸鋯(例如，ZrSiO4)、不透明鋯(例如，53.89%Si
O2.4.46%A1203.12.93%Zr02.9.42%Ca0.2.03%Mg0.12.96%Zn0.3.73%K20.0.58%Na20)、碳化矽(SiC)、(Ba，Pb)Ti03、偏矽酸鉛玻璃料(例如，65%Pb0.35%Si02)、倍半矽酸鉛玻璃料(例如，71.23%Pb0.28.77%Si02)、低膨脹玻璃料(例如，0.l%Li20.3.6%Ca0.3.3%Zn0.2.4%Mg0.8.2%Al2O3- 63.6%Si02.17.8%B203)、軟硼砂玻璃料(例如，10.3%(Li2O + Na2O + K2O).14%(CaO +MgO).3.3%Zn0.7.5%A1203.50%Si02.18%B203)、標準硼砂玻璃料(例如，14.22%Ca0.0.16%Mg0.1.56%K20.9.01%Na20.7.63%A1203.49.45%Si02.17.93%B203)及其組合。
[0028]又一具體實施例中，基質含有無機吸附劑，優選為細顆粒形式，具有粒徑為
0.005至500 μ m(例如，0.01至100 μ m及0.1至10 μ m)。以中空纖維的重量為基準計，無機吸附劑為0.1至95wt%(例如，75至90wt%、80至90wt%、50至95wt%、65至80wt%及80至95wt%)。無機吸附劑可為A型沸石(例如，3A、4A及5A)、X型沸石(例如，10X)、Y型沸石(例如，13X)、高娃分子篩(例如，ZSM-5、娃土石(Silicalite)、HiSivlOOO, HiSiv3000, HiSiv6000, AbscentlOOO、Abscent2000、Abscent3000、USKY-700及USYZ2000)、介孔洞分子篩(例如，MCM-4U48及50)、MOF材料(例如，金屬有機架構)、活性碳、碳分子篩或其組合。參閱Tai, Ph.D.thesis (2007) ；Perry etal., Materials Research Bulletin, 2，409-18(1967) ；Harlick et al., Microporous andMesoporous Materials, 76,71-79(2004) ；Rouquerol et al., Adsorption by Powdersand Porous Sol ids(Academic Pressl998) ；Ruthven,Principles of Adsorptionand Adsorption Process(Wiley-1ntersciencel984) ；Yang, Gas Separation byAdsorption Processes (Butterworth Publishersl987) ；Beck et al., Chemistryof Materials, 6，1816-21 (1994)； 及 Haber et al., Overview of TransitionalCeramics, Engineered Materials Handbook,Volume4(The Materials InformationSociety,2000)。
[0029]基質可為多層，例如，雙層、三層及四層。各層含有一或多種材料，其可與他層所含者相同或相異。當兩層含有相同材料時，其具有不同孔隙度或孔洞大小。本領域技術人員在毋須過度實驗的情況下能夠決定各層的材料、孔隙度、孔洞大小及厚度。
[0030]基質還可包含導電材料。當中空纖維吸附小分子至最大吸附量(adsorptioncapacity)時，通過熱移除小分子而再生。導電材料產生熱因而使小分子脫附並使中空纖維再生。施電壓於中空纖維的兩端之間以進行再生。導電材料可與無機吸附劑或聚合物吸附劑混合於同一層，或與粘合劑形成分離層。於多層中空纖維中，此材料可存在於各層。其也可僅存在於一層中，優選存在於較外層中，厚度為0.05至9.95mm (例如,0.1至4mm及0.2至2mm)。導電材料一般具有10至100000歐姆/平方釐米(ohm/cm2)的電阻(例如，10至40000ohm/cm2及500至10000ohm/cm2)。導電材料的的實例包括,但不限於:活性碳、碳黑、石墨、金屬氧化物(例如，CuO及(Ba，Pb) TiO3)、金屬及其組合。[0031]本公開亦包括製造中空纖維的方法。該方法包括如下步驟:(1)提供紡絲頭，該紡絲頭包括管體(tube)及圈環該管體的第一噴嘴(orifice)，該管體的出口端具有0°至90°的斜切角度(例如，15°至80°、20°至60°及40°至50° ) ; (2)令內孔液(borefluid)通過該管體；(3)令第一紡絲液(spinning dope)通過該第一噴嘴,該第一紡絲液含有無機吸附劑；(4)當該第一紡絲液及該內孔液離開該紡絲頭時，收集該第一紡絲液及該內孔液，以形成中空纖維前體；(5)當該第一紡絲液及該內孔液離開該紡絲頭時，旋轉該紡絲頭的該管體；(6)於凝結液中凝結該中空纖維前體，以形成螺旋中空纖維。當該第一紡絲液及該內孔液離開該紡絲頭時，該紡絲頭的該管體以I至200rpm(例如,5至IOOrpm及10至40rpm)的速度旋轉。因此形成具有I至200mm(例如，3至150mm及6至100mm)螺距的螺旋信道。
[0032]該紡絲頭的該管體具有I至IOmm(例如，2至8mm及3至5mm)的內徑(insidediameter)。該管體由第一噴嘴所圈環，該第一噴嘴具有0.1至9.6mm(例如,0.3至6mm及0.6至3mm)的內徑及0.4至9.8mm (例如，0.6至7_及0.8至4mm)的外徑(outerdiameter)。
[0033]第一紡絲液通過該第一噴嘴。第一紡絲液通過將無機吸附劑、無機粘合劑、聚合物材料或其組合(例如，無機吸附劑/無機粘合劑/聚合物材料的重量比為50/30/20至95/2.5/2.5，75/15/15至90/5/5，或80/10/10至88/6/6)分散於摻混溶劑中，並視需要長時間(例如，84小時)攪拌(例如，以50至IOOrpm)而獲得。摻混溶劑為可溶解聚合物材料且能與下述內孔液及凝結液互溶的溶劑。摻混溶劑的實例包括，但不限於:二甲基乙醯胺(DMAc) U-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、二甲基甲醯胺(DMF)、1，4- 二氧六環(1，4-dioxane)、二氯甲烷、丙酮及其組合。
[0034]內孔液通過該紡絲頭的該管體。內孔液的實例包括，但不限於:水、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丙酮及其組合。當內孔液通過該管體，旋轉紡絲頭以形成螺旋信道。
[0035]當該內孔液及該第一紡絲液離開該紡絲頭時，收集該內孔液及該第一紡絲液(即令彼此接觸)，以形成中空纖維前體，其之後於凝結液(例如，水)中凝結以形成螺旋中空纖維。
[0036]一具體實施例中，該第一噴嘴由第二噴嘴(orifice)所圈環，以及，當第一紡絲液通過該第一噴嘴，第二紡絲液通過該第二噴嘴，以當該兩紡絲液離開該紡絲頭時使該第一紡絲液接觸該第二紡絲液。該第二紡絲液可包含導電材料。
[0037]使用上述相同程序可製備雙層中空纖維如下。使用具有第二噴嘴的紡絲頭。第二噴嘴環繞第一噴嘴，且可具有0.6至9.6mm (例如，I至7.8mm及1.4至4.8mm)的內徑及
0.8至9.8mm(例如，1.2至8mm及1.6至5mm)的外徑。除了內孔液及第一紡絲液，還提供第二紡絲液。如同第一紡絲液，第二紡絲液亦可通過將導電材料、無機吸附劑、無機粘合劑、聚合物材料或其組合分散於摻混溶劑中而製得。第二紡絲液可任選含有導電材料及聚合物材料。
[0038]內孔液通過該紡絲頭的該管體，第一紡絲液通過該第一噴嘴，而第二紡絲液通過第二噴嘴。當該第一紡絲液、內孔液及該第二紡絲液離開該紡絲頭時，使該第一紡絲液接觸該內孔液及該第二紡絲液，以形成中空纖維前體，其凝結成為雙層中空纖維。
[0039]同樣地，通過令三個或更多個紡絲液通過具有三個或更多個噴嘴(例如，四噴嘴)的紡絲頭，可製備具有三層或更多層的中空纖維。
[0040]本公開的中空纖維具有改良傳統中空纖維效能的無法預期的功效。首先，彎曲信道擾亂氣體流或液體流並將其移至中空纖維壁以進行吸附或過濾。再者，彎曲使得路徑長度增加，因此延長通過的時間，以增強吸附效能。此外，本公開的中空纖維在高溫(例如，250 0C )是穩定的。
[0041]以下的實施例僅例示性說明本公開的中空纖維與其製備，而非用於限制本公開。任何該領域技術人員均可在不違背本公開的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本公開的權利保護範圍，應如權利要求書所載。
[0042]實施例1至7
[0043]含有無機吸附劑的7個中空纖維八、8、(:、03、4-25及4-28的製備如下。
[0044]首先，使用如下表1所示的含有溶劑、聚合物及無機吸附劑的組成物製備紡絲液。
[0045]表1.紡絲液組成物
【權利要求】
1.一種用於吸附或過濾的中空纖維，包括: 具第一端及第二端的管狀基質，以及 貫穿該管狀基質且延伸於該第一端及該第二端之間的彎曲信道， 其中，該管狀基質為多孔狀，且具有10至20000m2/m3的表面積對體積比，厚度為0.05至9.95mm,外徑為0.1至IOmm,長度為該彎曲信道長度的10%至90%。
2.如權利要求1所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質含有無機吸附劑。
3.如權利要求2所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質具有200至6000m2/m3的表面積對體積比，厚度為0.5至4mm，外徑為I至5mm，長度為該彎曲信道長度的20%至60% ；以及，以該中空纖維的重量為基準計，該無機吸附劑為0.1至95重量％。
4.如權利要求3所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質具有1000至40000m2/m3的表面積對體積比，厚度為0.5至2mm，外徑為I至3mm，長度為該彎曲信道長度的20%至40% ；以及，以該中空纖維的重量為基準計，該無機吸附劑為75至90重量％。
5.如權利要求2所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質還包含聚合物材料。
6.如權利要求5所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質具有200至6000m2/m3的表面積對體積比，厚度為0.5至3mm，外徑為I至5mm，長度為該彎曲信道長度的20%至60% ；以該中空纖維的重量為基準計，該無機吸附劑為0.1至95重量％ ;以該中空纖維的重量為基準計，該聚合物材料為5至99.9重量％ ;該無機吸附劑為A型沸石、X型沸石、Y型沸石、高矽分子篩、介孔分子篩、孔性金屬有機架構材料、活性碳、碳分子篩或其組合；以及，該聚合物材料為聚碸、聚醚碸、聚偏二氟乙烯、聚苯碸、聚丙烯腈、醋酸纖維素、二醋酸纖維素、聚亞醯胺、聚醚醯亞胺、聚醯胺(芳香族)、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚(乳酸-乙醇酸)、聚己內酯、聚乙烯吡咯烷酮、乙烯-乙烯醇共聚物、聚二甲基矽氧烷或其組合。`
7.如權利要求6所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質具有1000至4000m2/m3的表面積對體積比，厚度為0.5至2mm，外徑為I至3mm，長度為該彎曲信道長度的20%至40% ；以該中空纖維的重量為基準計，該無機吸附劑為75至90重量以該中空纖維的重量為基準計，該聚合物材料為10至25重量％ ;該無機吸附劑為A型沸石、X型沸石、高矽分子篩、介孔分子篩、活性碳或其組合；以及，該聚合物材料為聚碸、聚醚碸、聚偏二氟乙烯、聚苯碸或其組合。
8.如權利要求5所述的中空纖維，其特徵在於，該彎曲信道為螺旋信道。
9.如權利要求8所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質具有200至6000m2/m3的表面積對體積比，厚度為0.5至3mm，外徑為I至5mm，長度為該彎曲信道長度的20%至60% ；以該中空纖維的重量為基準計，該無機吸附劑為0.1至95重量％ ;以該中空纖維的重量為基準計，該聚合物材料為5至99.9重量％ ;該無機吸附劑為A型沸石、X型沸石、Y型沸石、高矽分子篩、介孔分子篩、孔性金屬有機架構材料、活性碳、碳分子篩或其組合；以及，該聚合物材料為聚碸、聚醚碸、聚偏二氟乙烯、聚苯碸、聚丙烯腈、醋酸纖維素、二醋酸纖維素、聚亞醯胺、聚醚醯亞胺、聚醯胺(芳香族)、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚(乳酸-乙醇酸)、聚幾內酯、聚乙烯氫吡咯酮、乙烯-乙烯醇共聚物、聚二甲基矽氧烷或其組合。
10.如權利要求9所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質具有1000至4000m2/m3的表面積對體積比，厚度為0.5至2mm，外徑為I至3mm，長度為該彎曲信道長度的20%至40% ；以該中空纖維的重量為基準計，該無機吸附劑為75至90重量以該中空纖維的重量為基準計，該聚合物材料為10至25重量％ ;該無機吸附劑為A型沸石、X型沸石、高矽分子篩、介孔分子篩、活性碳或其組合；以及，該聚合物材料為聚碸、聚醚碸、聚偏二氟乙烯、聚苯碸或其組合。
11.如權利要求2所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質還包含無機粘合劑。
12.如權利要求11所述的中空纖維，其特徵在於，該彎曲信道為螺旋信道。
13.如權利要求12所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質具有200至6000m2/m3的表面積對體積比，厚度為0.5至4mm，外徑為I至5mm，長度為該彎曲信道長度的20%至60% ；以該中空纖維的重量為基準計，該無機吸附劑為0.1至95重量％ ;以該中空纖維的重量為基準計，該無機粘合劑為5至99.9重量％ ;該無機吸附劑為A型沸石、X型沸石、Y型沸石、高矽分子篩、介孔分子篩、孔性金屬有機架構材料或其組合；以及，該無機粘合劑為氧化鋁、二氧化矽、膨潤土、瓷土、氫氧基磷灰石、球粘土、矽酸鈣、矽酸鎂、矽酸鈉、無水硫酸鈉、矽酸鋯、不透明鋯、碳化矽、(Ba，Pb)TiO3、偏矽酸鉛玻璃料、倍半矽酸鉛玻料、低膨脹玻璃料、軟硼砂玻璃料、標準硼砂玻璃料或其組合。
14.如權利要求13所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質具有1000至4000m2/m3的表面積對體積比，厚度為0.5至2mm，外徑為I至3mm，長度為該彎曲信道長度的20%至40% ；以該中空纖維的重量為基準計，該無機吸附劑為75至90重量以該中空纖維的重量為基準計，該無機粘合劑為10至25重量％ ;該無機吸附劑為A型沸石、X型沸石、高矽分子篩、介孔分子篩或其組合；以 及，該無機粘合劑為氧化鋁、二氧化矽、膨潤土、瓷土、球粘土、矽酸鈣、矽酸鎂、矽酸鈉、無水硫酸鈉、矽酸鋯、不透明鋯、偏矽酸鉛玻璃料、倍半矽酸鉛玻璃料、低膨脹玻璃料、軟硼砂玻璃料、標準硼砂玻璃料或其組合。
15.如權利要求2所述的中空纖維，其特徵在於，該彎曲信道為螺旋信道。
16.如權利要求15所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質具有200至6000m2/m3的表面積對體積比，厚度為0.5至4mm，外徑為I至5mm，長度為該彎曲信道長度的20%至60% ；以該中空纖維的重量為基準計，該無機吸附劑為0.1至95重量％。
17.如權利要求16所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質具有1000至40000m2/m3的表面積對體積比，厚度為0.5至2mm，外徑為I至3mm，長度為該彎曲信道長度的20%至40% ;以該中空纖維的重量為基準計，該無機吸附劑為75至90重量％。
18.如權利要求2所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質還包含導電材料。
19.如權利要求18所述的中空纖維，其特徵在於，該彎曲信道為螺旋信道。
20.如權利要求18所述的中空纖維，其特徵在於，該導電材料形成該管狀基質的外層。
21.如權利要求1所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質含有無機粘合劑。
22.如權利要求1所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質含有聚合物材料。
23.如權利要求1所述的中空纖維，其特徵在於，該彎曲信道為螺旋信道。
24.如權利要求1所述的中空纖維，其特徵在於，該管狀基質為雙層基質。
25.—種製造中空纖維的方法，包括: 提供紡絲頭，該紡絲頭包括管體及圈環該管體的第一噴嘴，該管體的出口端具有15°至80°的斜切角度； 令內孔液通過該管體； 令第一紡絲液通過該第一噴嘴，該第一紡絲液含有無機吸附劑；當該第一紡絲液及該內孔液離開該紡絲頭時，收集該第一紡絲液及該內孔液，以形成中空纖維前體； 當該第一紡絲液及該內孔液離開該紡絲頭時，旋轉該紡絲頭的管體；以及 於凝結液中凝結該中空纖維前體，以形成螺旋中空纖維， 其中，當該第一紡絲液及該內孔液離開該紡絲頭時，該紡絲頭以I至200rpm的速度旋轉，以形成具有I至200mm螺距的螺旋信道。
26.如權利要求25所述的方法，其特徵在於，該第一噴嘴由第二噴嘴所環繞，以及，當該第一紡絲液通 過該第一噴嘴，第二紡絲液通過該第二噴嘴，以當該第一紡絲與該第二紡絲液離開該紡絲頭時，使該第一紡絲液接觸該第二紡絲液；以及，該第二紡絲液包含導電材料。
【文檔編號】D01F1/08GK103882536SQ201310184692
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年5月17日 優先權日:2012年12月19日
【發明者】戴清智 申請人:財團法人工業技術研究院