CN101961608A - 一种聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径控制方法。该方法的步骤如下：(1)采用水分散型含氟分散浓缩液制备涂覆浸渍液；(2)将聚四氟乙烯中空纤维膜浸渍到上述涂覆浸渍液中；(3)烘干浸渍后的聚四氟乙烯中空纤维膜。本发明可以有效降低聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径，将聚四氟乙烯中空纤维膜孔径控制在0.03-6.5μm之间；可以制备非对称结构的聚四氟乙烯中空纤维膜，降低聚四氟乙烯的膜污染，并易于清洗；操作简单方便，可以大规模生产应用。

Description

一种聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径控制方法
技术领域
本发明涉及一种聚四氟乙烯中空纤维膜的控制方法，尤其是涉及一种聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径控制方法。
背景技术
聚四氟乙烯中空纤维膜可以广泛应用在微滤、超滤、膜蒸馏、渗透蒸发、膜接触器和膜反应器等膜分离过程中，在特种过滤、酸性气体吸收、膜生物反应器和人造血管等领域具有十分广泛的潜在应用价值。聚四氟乙烯中空纤维膜作为一种自支撑多孔膜，具有强度高(单根膜丝强度80N以上)、装填密度大(8000-15000m2/m3)、可以反冲洗、耐酸碱、耐氧化、耐微生物侵蚀、血液相容性好等优点，在微滤和部分超滤场合，和其他材质的中空纤维膜相比，具有明显的优势。
聚四氟乙烯中空纤维膜采用分散聚合超高分子量聚四氟乙烯树脂作为原料，通过糊料挤出和拉伸成孔等工艺过程进行制备。对于聚四氟乙烯中空纤维膜，和其他中空纤维膜一样，膜孔径和膜结构的控制是制备分离、吸收、过滤性能优良的中空纤维膜的关键。不同的过滤分离场合需要不同孔径的中空纤维膜，根据被分离的粒径大小选择中空纤维膜的孔径。非对称膜和对称膜结构相比，具有通量大、抗污染、易清洗等优点，因此中空纤维膜多采用非对称结构。外压操作方式一般采用外层较为致密的非对称结构，内压操作方式多采用内层较为致密的非对称结构。如专利US5935667公开了一种采用不同原料或不同润滑油含量的糊料挤出方法，通过该方法可以制备内外层结构不同的聚四氟乙烯中空纤维膜。专利US2004/0118772A1则采用外层缠绕微孔膜的方式实现内外层结构不同的聚四氟乙烯中空纤维膜。专利US4208745采用内外层不同温度拉伸实现不同微孔结构的聚四氟乙烯中空纤维膜。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径控制方法，通过该方法可以有效控制聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径，尤其是形成非对称微孔结构的聚四氟乙烯中空纤维膜，
本发明采用的技术方案的步骤如下：
(1)采用水分散型含氟分散浓缩液制备涂覆浸渍液；
(2)将聚四氟乙烯中空纤维膜浸渍到上述涂覆浸渍液中；
(3)烘干浸渍后的聚四氟乙烯中空纤维膜。
所述的水分散型含氟分散浓缩液为水分散型聚四氟乙烯分散浓缩液、水分散型聚全氟乙丙烯浓缩分散液或水分散型聚全氟烷氧基醚浓缩分散液。
所述的涂覆浸渍液中聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯或聚全氟烷氧基醚的质量百分含量为5-40％；溶剂占聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯或聚全氟烷氧基醚涂覆浸渍液中的质量百分含量为5％-20％。
所述的溶剂为乙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或乙酸乙酯。
所述的聚四氟乙烯中空纤维膜浸渍方式为外层浸渍或内层浸渍，浸渍时间5-60s。
所述的烘干温度为260-380℃，烘干时间为5-60s。
水分散型聚四氟乙烯(PTFE)分散浓缩液可以采用杜邦
Figure BSA00000299968900021
TE 3875或TE3864、大金Polyflon D210或D610、晨光SFN聚四氟乙烯浓缩分散液、上海三爱富FR301B或FR302等商业牌号的聚四氟乙烯浓缩分散液；水分散型聚全氟乙丙烯(FEP)浓缩分散液可以采用杜邦
Figure BSA00000299968900022
FEP TE9568或FEP121-A、浙江巨化股份有限公司氟聚厂FJC-R0610或FJC-R0620、上海三爱富FR463、大金Neoflon ND-110等商业牌号的水分散型聚全氟乙丙烯(FEP)浓缩分散液；水分散型聚全氟烷氧基醚(PFA)浓缩分散液可以采用杜邦TE-7224、Solvay Solexis
Figure BSA00000299968900024
D5220X、3M DyneonTM PFA 6910G Z、上海三爱富FR503等商业牌号的水分散型聚全氟烷氧基醚(PFA)浓缩分散液。
本发明具有的有益效果是：
(1)可以有效降低聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径，将聚四氟乙烯中空纤维膜孔径控制在0.03-6.5μm之间。
(2)可以制备非对称结构的聚四氟乙烯中空纤维膜，降低聚四氟乙烯的膜污染，并易于清洗。
(3)操作简单方便，可以大规模生产应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
将固含量为60％的聚四氟乙烯(PTFE)分散浓缩液用水和乙酸乙酯稀释得到涂覆浸渍液，涂覆浸渍液中聚四氟乙烯的质量百分含量为5％，水的质量百分含量为75％，乙酸乙酯的质量百分含量为20％。将内径为2mm，外径为3.5mm，孔径为0.15μm，孔隙率为68％的聚四氟乙烯中空纤维膜采用外层浸渍方式在所制备的涂覆浸渍液中浸渍10s。浸渍后的中空纤维膜在380℃温度下烘干10s。由此所得的聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径为0.1μm，孔隙率为65％，并形成了外层比内层致密的中空纤维膜。
实施例2：
将固含量为50％的聚全氟乙丙烯(FEP)分散浓缩液用水和乙醇稀释得到涂覆浸渍液，涂覆浸渍液中聚全氟乙丙烯的质量百分含量为10％，水的质量百分含量为80％，乙醇的质量百分含量为10％。将内径为0.8mm，外径为1.5mm，孔径为0.08μm，孔隙率为70％的聚四氟乙烯中空纤维膜采用外层浸渍方式在所制备的涂层液中浸渍15s。浸渍后的中空纤维膜在260℃温度下烘干60s。由此所得的聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径为0.03μm，孔隙率为67％，并形成了外层比内层致密的中空纤维膜。
实施例3：
将固含量为50％的聚全氟烷氧基醚(PFA)浓缩分散液用水和二甲基甲酰胺稀释得到涂覆浸渍液，涂覆浸渍液中PFA的质量百分含量为25％，水的质量百分含量为70％，乙醇的质量百分含量为5％。将内径为1.5mm，外径为3.3mm，孔径为0.5μm，孔隙率为75％的聚四氟乙烯中空纤维膜采用外层浸渍方式在所制备的涂层液中浸渍20s。浸渍后的中空纤维膜在310℃温度下烘干30s。由此所得的聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径为0.2μm，孔隙率为69％，并形成了外层比内层致密的中空纤维膜。
实施例4：
将固含量为50％的聚全氟乙丙烯(FEP)分散浓缩液用水和异丙醇稀释得到涂覆浸渍液，涂覆浸渍液中聚全氟乙丙烯的质量百分含量为35％，水的质量百分含量为55％，异丙醇的质量百分含量为10％。将内径为0.8mm，外径为1.5mm，孔径为8μm，孔隙率为75％的聚四氟乙烯中空纤维膜采用内层浸渍方式在所制备的涂层液中浸渍60s。浸渍后的中空纤维膜在275℃温度下烘干15s。由此所得的聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径为6.5μm，孔隙率为70％，并形成了内层比外层致密的中空纤维膜。
实施例5：
将固含量为60％的聚四氟乙烯(PTFE)分散浓缩液用水和二甲基亚砜稀释得到涂覆浸渍液，涂覆浸渍液中聚四氟乙烯的质量百分含量为40％，水的质量百分含量为45％，二甲基亚砜的质量百分含量为15％。将内径为2mm，外径为3.5mm，孔径为0.65μm，孔隙率为85％的聚四氟乙烯中空纤维膜采用内层浸渍方式在所制备的涂覆浸渍液中浸渍10s。浸渍后的中空纤维膜在380℃温度下烘干60s。由此所得的聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径为0.4μm，孔隙率为80％，并形成了内层比外层致密的中空纤维膜。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径控制方法，其特征在于该方法的步骤如下：
(1)采用水分散型含氟分散浓缩液制备涂覆浸渍液；
(2)将聚四氟乙烯中空纤维膜浸渍到上述涂覆浸渍液中；
(3)烘干浸渍后的聚四氟乙烯中空纤维膜。
2.根据权利要求1中所述的一种聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径控制方法，其特征在于：所述的水分散型含氟分散浓缩液为水分散型聚四氟乙烯分散浓缩液、水分散型聚全氟乙丙烯浓缩分散液或水分散型聚全氟烷氧基醚浓缩分散液。
3.根据权利要求1中所述的一种聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径控制方法，其特征在于：所述的涂覆浸渍液中聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯或聚全氟烷氧基醚的质量百分含量为5-40％；溶剂占聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯或聚全氟烷氧基醚涂覆浸渍液中的质量百分含量为5％-20％。
4.根据权利要求3中所述的一种聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径控制方法，其特征在于：所述的溶剂为乙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或乙酸乙酯。
5.根据权利要求1中所述的一种聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径控制方法，其特征在于：所述的聚四氟乙烯中空纤维膜浸渍方式为外层浸渍或内层浸渍，浸渍时间5-60s。
6.根据权利要求1中所述的一种聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径控制方法，其特征在于：所述的烘干温度为260-380℃，烘干时间为5-60s。
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