一種聚四氟乙烯中空纖維膜及其製備方法

2023-10-06 13:47:04 2

專利名稱：一種聚四氟乙烯中空纖維膜及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種製備聚四氟乙烯中空纖維膜的方法，尤其是一種孔徑可控的聚四氟乙烯中空纖維膜的製備方法。
背景技術：
目前生產超微濾產品的主要膜材料包括醋酸纖維素、聚碸、聚醚碸、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯和聚偏氟乙烯等。使用量較大的包括聚碸、聚醚碸、聚氯乙烯、聚丙烯和聚偏氟乙烯。當前這些材質的中空纖維膜的孔隙率較低(50%以下)，過濾通量較小 (lkg/cm2操作壓力下，過濾通量一般小於500L/m2 · h以下)，能耗較高。同時，這些材質的中空纖維膜大多採用相轉化法製備，膜絲強度高，在使用過程中，容易出現斷絲現象。聚四氟乙烯材料具有耐酸鹼、耐高低溫、耐腐蝕、抗氧化、表面摩擦係數低等優點，素有「塑料王」 之稱。採用糊料擠出和拉伸膨化法製備的聚四氟乙烯中空纖維膜具有孔隙率大、通量高、韌性好、強度高等特點，可以應用在各種過濾場合，而且產品壽命較長，抗汙染能力較高，產品理化性能和操作能耗等均具有十分明顯的優勢。但僅通過拉伸膨化方法製備的聚四氟乙烯中空纖維膜的孔徑較大，一般在0. 5 μ m以上，泡點較低(0. 5kg/cm2)，不能適應高精度分離和過濾的要求。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種聚四氟乙烯中空纖維膜，其具有過濾孔徑小、過濾精度高、高孔隙率，高過濾通量、高強度的優點。為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案，一種聚四氟乙烯中空纖維膜，其特徵在於包括孔徑範圍為0. 5-2 μ m的聚四氟乙烯中空纖維及設在聚四氟乙烯中空纖維外環壁上的至少一層孔徑範圍0. 02-0. 5 μ m、厚度5-100 μ m的微孔聚四氟乙烯膜層。優選的，所述微孔聚四氟乙烯膜層是由微孔聚四氟乙烯平板膜分切成的寬度為 3 20mm的微孔聚四氟乙烯膜包纏帶包纏在聚四氟乙烯中空纖維外環壁而成。優選的，所述包纏層數為1 5層。優選的，所述微孔聚四氟乙烯膜層在270-300°C溫度下熱處理包覆在聚四氟乙烯中空纖維外環壁。本發明還提供了上述聚四氟乙烯中空纖維膜的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(1)分切孔徑範圍0. 02-0. 5 μ m、厚度5-100 μ m的微孔聚四氟乙烯平板膜，得到寬度為3-20mm的微孔聚四氟乙烯膜包纏帶；(2)將微孔聚四氟乙烯膜包纏帶浸漬固含量為10-50%的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液； (3)將浸漬後的微孔聚四氟乙烯膜包纏帶包纏在孔徑範圍為0. 5-2 μ m聚四氟乙烯中空纖維外環壁，包纏層數為1 5層，然後在270-300°C溫度下熱處理5-lOs，得到孔徑可控的聚四氟乙烯中空纖維膜。當然，在一些特定的結構形式下，微孔聚四氟乙烯平板膜也可以考慮不分切成微孔聚四氟乙烯膜包纏帶，而是直接包纏在聚四氟乙烯中空纖維外環壁，即上述聚四氟乙烯中空纖維膜的製備方法，其特徵在於包括如下步驟1)將微孔聚四氟乙烯平板膜浸漬固含量為10-50%的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液；(2)將浸漬後的微孔聚四氟乙烯平板膜包覆在孔徑範圍為0. 5-2 μ m聚四氟乙烯中空纖維外環壁，包纏層數為1 5層，然後在270-300°C溫度下熱處理5-lOs，得到孔徑可控的聚四氟乙烯中空纖維膜。上述孔徑範圍為0.5_2μπι聚四氟乙烯中空纖維可以採用中國專利(申請號 201010185858. 1)及中國專利(申請號201010508798. 2)所述的方法製備；孔徑範圍 0. 02-0. 5 μ m、厚度5-100 μ m的微孔聚四氟乙烯平板膜採用單向拉伸微孔聚四氟乙烯膜或雙向拉伸聚四氟乙烯微孔膜，可以採用符合要求的市售產品，如寧波登天氟材料有限公司產品。微孔聚四氟乙烯平板膜的分切可以採用市售分切機械進行分切，微孔聚四氟乙烯平板膜的包纏可以採用符合要求的市售包纏設備進行包纏。所採用的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液可以採用美國杜邦公司、日本大金公司和浙江巨化集團的相關產品。本發明的有益效果是(1)縮小了聚四氟乙烯中空纖維膜的過濾孔徑，提高了聚四氟乙烯中空纖維膜的過濾精度；(2)製備出的微孔聚四氟乙烯膜層具有高孔隙率(大於60%)，高過濾通量(lkg/ cm2操作壓力下過濾通量大於2000L/m2 · h)、高強度(150N/根)的優點。(3)製備方法簡單，成本低。


下面結合附圖對本發明進行進一步描述圖1為本發明聚四氟乙烯中空纖維膜的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1，本發明的一種聚四氟乙烯中空纖維膜，包括孔徑範圍為0.5_2μπι的聚四氟乙烯中空纖維1及設在聚四氟乙烯中空纖維外環壁上的一層孔徑範圍0. 02-0. 5 μ m、厚度5-100 μ m的微孔聚四氟乙烯膜層2，所述微孔聚四氟乙烯膜層由寬度為3 20mm的微孔聚四氟乙烯膜包纏帶包纏在聚四氟乙烯中空纖維外環壁，所述微孔聚四氟乙烯膜層在 270-300°C溫度下熱處理包接在聚四氟乙烯中空纖維外環壁。上述微孔聚四氟乙烯膜層也可以選擇2 5層或更多層。下面舉例說明本發明聚四氟乙烯中空纖維膜的製備方法實施例1(1)分切孔徑0. 02 μ m、厚度5 μ m的聚四氟乙烯平板膜，得到寬度為3mm的微孔聚四氟乙烯膜包纏帶；
(2)將微孔聚四氟乙烯膜包纏帶浸漬固含量為10%的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液；(3)將浸漬後的微孔聚四氟乙烯膜包纏帶包纏在孔徑為0. 5 μ m，內徑1mm，外徑
1.8mm的聚四氟乙烯中空纖維外環壁，包纏一層，然後在270°C溫度下熱處理10s，得到泡點為5kg/cm2，lkg/cm2操作壓力下通量為2000L/m2 · h的聚四氟乙烯中空纖維膜。實施例2(1)分切孔徑0. 1 μ m、厚度20 μ m的聚四氟乙烯平板膜，得到寬度為IOmm的微孔
聚四氟乙烯膜包纏帶；(2)將微孔聚四氟乙烯膜包纏帶浸漬固含量為20%的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液；(3)將浸漬後的微孔聚四氟乙烯膜包纏帶包纏在孔徑為Ι.Ομπι，內徑2mm，外徑
2.8mm聚四氟乙烯中空纖維外環壁，包纏兩層，然後在溫度下熱處理k，得到泡點為 2kg/cm2, lkg/cm2操作壓力下通量為3500L/m2 · h的聚四氟乙烯中空纖維膜。實施例3(1)分切孔徑0. 5 μ m、厚度100 μ m的聚四氟乙烯平板膜，得到寬度為20mm的微孔
聚四氟乙烯膜包纏帶；(2)將微孔聚四氟乙烯平板膜包纏帶浸漬固含量為50%的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液；(3)將浸漬後的微孔聚四氟乙烯膜包纏帶包纏在孔徑範圍為2 μ m，內徑3mm，外徑4mm聚四氟乙烯中空纖維外環壁，包纏五層，然後在300°C溫度下熱處理8s，得到泡點為 1. 5kg/cm2, lkg/cm2操作壓力下通量為5000L/m2 · h的聚四氟乙烯中空纖維膜。上面給出本發明專利的具體實施例，實施例僅為了說明本專利是如實施的，任何不違背本專利原則的變化都在本專利保護範圍內。
權利要求
1.一種聚四氟乙烯中空纖維膜，其特徵在於包括孔徑範圍為0.5-2μπι的聚四氟乙烯中空纖維及設在聚四氟乙烯中空纖維外環壁上的至少一層孔徑範圍0. 02-0. 5 μ m、厚度 5-100 μ m的微孔聚四氟乙烯平板膜層。
2.根據權利要求1所述的聚四氟乙烯中空纖維膜，其特徵在於所述微孔聚四氟乙烯平板膜層是由微孔聚四氟乙烯平板膜分切成的寬度為3 20mm的微孔聚四氟乙烯平板膜包纏帶包纏在聚四氟乙烯中空纖維外環壁而成。
3.根據權利要求2所述的聚四氟乙烯中空纖維膜，其特徵在於所述包纏層數為1 5層。
4.根據權利要求1或2或3所述的聚四氟乙烯中空纖維膜，其特徵在於所述微孔聚四氟乙烯平板膜層在270-300°C溫度下熱處理包接在聚四氟乙烯中空纖維外環壁。
5.一種聚四氟乙烯中空纖維膜的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(1)分切孔徑範圍0.02-0. 5 μ m、厚度5-100 μ m的微孔聚四氟乙烯平板膜，得到寬度為 3-20mm的微孔聚四氟乙烯膜包纏帶；(2)將微孔聚四氟乙烯膜包纏帶浸漬固含量為10-50%的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液；(3)將浸漬後的微孔聚四氟乙烯膜包纏帶包纏在孔徑範圍為0.5-2 μ m聚四氟乙烯中空纖維外環壁，包纏層數為1 5層，然後在270-300°C溫度下熱處理5-lOs，得到孔徑可控的聚四氟乙烯中空纖維膜。
6.一種聚四氟乙烯中空纖維膜的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(1)將微孔聚四氟乙烯平板膜浸漬固含量為10-50%的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液；(2)將浸漬後的微孔聚四氟乙烯平板膜包覆在孔徑範圍為0.5-2 μ m聚四氟乙烯中空纖維外環壁，包纏層數為1 5層，然後在270-300°C溫度下熱處理5-lOs，得到孔徑可控的聚四氟乙烯中空纖維膜。
全文摘要
本發明公開了一種聚四氟乙烯中空纖維膜，包括孔徑範圍為0.5-2μm的聚四氟乙烯中空纖維及設在聚四氟乙烯中空纖維外環壁上的至少一層孔徑範圍0.02-0.5μm、厚度5-100μm的微孔聚四氟乙烯膜層。本發明還提供了上述聚四氟乙烯中空纖維膜的製備方法。本發明聚四氟乙烯中空纖維膜具有過濾孔徑小、過濾精度高、高孔隙率，高過濾通量、高強度的優點。
文檔編號B01D71/36GK102266725SQ20111015332
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月9日 優先權日2011年6月9日
發明者吳益爾, 錢建斌, 陳曉美 申請人:浙江東大環境工程有限公司