CN102266725A - 一种聚四氟乙烯中空纤维膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚四氟乙烯中空纤维膜，包括孔径范围为0.5-2μm的聚四氟乙烯中空纤维及设在聚四氟乙烯中空纤维外环壁上的至少一层孔径范围0.02-0.5μm、厚度5-100μm的微孔聚四氟乙烯膜层。本发明还提供了上述聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法。本发明聚四氟乙烯中空纤维膜具有过滤孔径小、过滤精度高、高孔隙率，高过滤通量、高强度的优点。

Description

一种聚四氟乙烯中空纤维膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种制备聚四氟乙烯中空纤维膜的方法，尤其是一种孔径可控的聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法。 

背景技术

目前生产超微滤产品的主要膜材料包括醋酸纤维素、聚砜、聚醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯和聚偏氟乙烯等。使用量较大的包括聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯、聚丙烯和聚偏氟乙烯。当前这些材质的中空纤维膜的孔隙率较低(50％以下)，过滤通量较小(1kg/cm²操作压力下，过滤通量一般小于500L/m2·h以下)，能耗较高。同时，这些材质的中空纤维膜大多采用相转化法制备，膜丝强度高，在使用过程中，容易出现断丝现象。聚四氟乙烯材料具有耐酸碱、耐高低温、耐腐蚀、抗氧化、表面摩擦系数低等优点，素有“塑料王”之称。采用糊料挤出和拉伸膨化法制备的聚四氟乙烯中空纤维膜具有孔隙率大、通量高、韧性好、强度高等特点，可以应用在各种过滤场合，而且产品寿命较长，抗污染能力较高，产品理化性能和操作能耗等均具有十分明显的优势。但仅通过拉伸膨化方法制备的聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径较大，一般在0.5μm以上，泡点较低(0.5kg/cm²)，不能适应高精度分离和过滤的要求。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种聚四氟乙烯中空纤维膜，其具有过滤孔径小、过滤精度高、高孔隙率，高过滤通量、高强度的优点。 

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，一种聚四氟乙烯中空纤维膜，其特征在于：包括孔径范围为0.5-2μm的聚四氟乙烯中空纤维及设在聚 四氟乙烯中空纤维外环壁上的至少一层孔径范围0.02-0.5μm、厚度5-100μm的微孔聚四氟乙烯膜层。 

优选的，所述微孔聚四氟乙烯膜层是由微孔聚四氟乙烯平板膜分切成的宽度为3～20mm的微孔聚四氟乙烯膜包缠带包缠在聚四氟乙烯中空纤维外环壁而成。 

优选的，所述包缠层数为1～5层。 

优选的，所述微孔聚四氟乙烯膜层在270-300℃温度下热处理包覆在聚四氟乙烯中空纤维外环壁。 

本发明还提供了上述聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤： 

(1)分切孔径范围0.02-0.5μm、厚度5-100μm的微孔聚四氟乙烯平板膜，得到宽度为3-20mm的微孔聚四氟乙烯膜包缠带； 

(2)将微孔聚四氟乙烯膜包缠带浸渍固含量为10-50％的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液； 

(3)将浸渍后的微孔聚四氟乙烯膜包缠带包缠在孔径范围为0.5-2μm聚四氟乙烯中空纤维外环壁，包缠层数为1～5层，然后在270-300℃温度下热处理5-10s，得到孔径可控的聚四氟乙烯中空纤维膜。 

当然，在一些特定的结构形式下，微孔聚四氟乙烯平板膜也可以考虑不分切成微孔聚四氟乙烯膜包缠带，而是直接包缠在聚四氟乙烯中空纤维外环壁，即上述聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤： 

1)将微孔聚四氟乙烯平板膜浸渍固含量为10-50％的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液； 

(2)将浸渍后的微孔聚四氟乙烯平板膜包覆在孔径范围为0.5-2μm聚四氟 乙烯中空纤维外环壁，包缠层数为1～5层，然后在270-300℃温度下热处理5-10s，得到孔径可控的聚四氟乙烯中空纤维膜。 

上述孔径范围为0.5-2μm聚四氟乙烯中空纤维可以采用中国专利(申请号201010185858.1)及中国专利(申请号：201010508798.2)所述的方法制备；孔径范围0.02-0.5μm、厚度5-100μm的微孔聚四氟乙烯平板膜采用单向拉伸微孔聚四氟乙烯膜或双向拉伸聚四氟乙烯微孔膜，可以采用符合要求的市售产品，如宁波登天氟材料有限公司产品。微孔聚四氟乙烯平板膜的分切可以采用市售分切机械进行分切，微孔聚四氟乙烯平板膜的包缠可以采用符合要求的市售包缠设备进行包缠。所采用的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液可以采用美国杜邦公司、日本大金公司和浙江巨化集团的相关产品。 

本发明的有益效果是： 

(1)缩小了聚四氟乙烯中空纤维膜的过滤孔径，提高了聚四氟乙烯中空纤维膜的过滤精度； 

(2)制备出的微孔聚四氟乙烯膜层具有高孔隙率(大于60％)，高过滤通量(1kg/cm²操作压力下过滤通量大于2000L/m2·h)、高强度(150N/根)的优点。 

(3)制备方法简单，成本低。 

附图说明

下面结合附图对本发明进行进一步描述： 

图1为本发明聚四氟乙烯中空纤维膜的结构示意图。 

具体实施方式

如图1，本发明的一种聚四氟乙烯中空纤维膜，包括孔径范围为0.5-2μm的聚四氟乙烯中空纤维1及设在聚四氟乙烯中空纤维外环壁上的一层孔径范围 0.02-0.5μm、厚度5-100μm的微孔聚四氟乙烯膜层2，所述微孔聚四氟乙烯膜层由宽度为3～20mm的微孔聚四氟乙烯膜包缠带包缠在聚四氟乙烯中空纤维外环壁，所述微孔聚四氟乙烯膜层在270-300℃温度下热处理包接在聚四氟乙烯中空纤维外环壁。上述微孔聚四氟乙烯膜层也可以选择2～5层或更多层。 

下面举例说明本发明聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法： 

实施例1 

(1)分切孔径0.02μm、厚度5μm的聚四氟乙烯平板膜，得到宽度为3mm的微孔聚四氟乙烯膜包缠带； 

(2)将微孔聚四氟乙烯膜包缠带浸渍固含量为10％的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液； 

(3)将浸渍后的微孔聚四氟乙烯膜包缠带包缠在孔径为0.5μm，内径1mm，外径1.8mm的聚四氟乙烯中空纤维外环壁，包缠一层，然后在270℃温度下热处理10s，得到泡点为5kg/cm²，1kg/cm²操作压力下通量为2000L/m2·h的聚四氟乙烯中空纤维膜。 

实施例2 

(1)分切孔径0.1μm、厚度20μm的聚四氟乙烯平板膜，得到宽度为10mm的微孔聚四氟乙烯膜包缠带； 

(2)将微孔聚四氟乙烯膜包缠带浸渍固含量为20％的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液； 

(3)将浸渍后的微孔聚四氟乙烯膜包缠带包缠在孔径为1.0μm，内径2mm，外径2.8mm聚四氟乙烯中空纤维外环壁，包缠两层，然后在285℃温度下热处理5s，得到泡点为2kg/cm²，1kg/cm²操作压力下通量为3500L/m2·h的聚四氟乙烯中空纤维膜。 

实施例3 

(1)分切孔径0.5μm、厚度100μm的聚四氟乙烯平板膜，得到宽度为20mm的微孔聚四氟乙烯膜包缠带； 

(2)将微孔聚四氟乙烯平板膜包缠带浸渍固含量为50％的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液； 

(3)将浸渍后的微孔聚四氟乙烯膜包缠带包缠在孔径范围为2μm，内径3mm，外径4mm聚四氟乙烯中空纤维外环壁，包缠五层，然后在300℃温度下热处理8s，得到泡点为1.5kg/cm²，1kg/cm²操作压力下通量为5000L/m2·h的聚四氟乙烯中空纤维膜。 

上面给出本发明专利的具体实施例，实施例仅为了说明本专利是如实施的，任何不违背本专利原则的变化都在本专利保护范围内。 

Claims (6)

1.一种聚四氟乙烯中空纤维膜，其特征在于：包括孔径范围为0.5-2μm的聚四氟乙烯中空纤维及设在聚四氟乙烯中空纤维外环壁上的至少一层孔径范围0.02-0.5μm、厚度5-100μm的微孔聚四氟乙烯平板膜层。

2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维膜，其特征在于：所述微孔聚四氟乙烯平板膜层是由微孔聚四氟乙烯平板膜分切成的宽度为3～20mm的微孔聚四氟乙烯平板膜包缠带包缠在聚四氟乙烯中空纤维外环壁而成。

3.根据权利要求2所述的聚四氟乙烯中空纤维膜，其特征在于：所述包缠层数为1～5层。

4.根据权利要求1或2或3所述的聚四氟乙烯中空纤维膜，其特征在于：所述微孔聚四氟乙烯平板膜层在270-300℃温度下热处理包接在聚四氟乙烯中空纤维外环壁。

5.一种聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)分切孔径范围0.02-0.5μm、厚度5-100μm的微孔聚四氟乙烯平板膜，得到宽度为3-20mm的微孔聚四氟乙烯膜包缠带；

(2)将微孔聚四氟乙烯膜包缠带浸渍固含量为10-50％的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液；

(3)将浸渍后的微孔聚四氟乙烯膜包缠带包缠在孔径范围为0.5-2μm聚四氟乙烯中空纤维外环壁，包缠层数为1～5层，然后在270-300℃温度下热处理5-10s，得到孔径可控的聚四氟乙烯中空纤维膜。

6.一种聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将微孔聚四氟乙烯平板膜浸渍固含量为10-50％的聚全氟乙丙烯(FEP)水分散液；

(2)将浸渍后的微孔聚四氟乙烯平板膜包覆在孔径范围为0.5-2μm聚四氟乙烯中空纤维外环壁，包缠层数为1～5层，然后在270-300℃温度下热处理5-10s，得到孔径可控的聚四氟乙烯中空纤维膜。

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