[发明专利]一种全氟聚合物中空纤维多孔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜技术领域，具体为一种全氟聚合物中空纤维多孔膜及其制备方法。

背景技术

主链由碳和氟组成的全氟聚合物材料，不仅具有聚四氟乙烯（PTFE）出色的耐腐蚀性、耐热性、不黏性、摩擦系数低、耐大气老化性等优异特性，而且可以通过常规熔融工艺进行加工，因此用其做为特种过滤纤维、管材内衬、光缆外皮等，已广泛应用于化工、机械、电器等众多领域。

全氟聚合物突出的化学稳定性、优良的高低温性能，日益受到膜研究者的关注，尤其是其良好的耐腐蚀性，使其作为过滤材料广泛应用于苛刻条件下的微粒子分离。同时全氟聚合物的强疏水性，使其成为制备防水透气、膜蒸馏（MD）、渗透蒸馏（OD）和膜接触器（MC）的理想膜材料。与聚四氟乙烯相同，全氟聚合物优异的化学稳定性也使得无适合的溶剂能将其溶解或将其稀释。由于全氟聚合物的加工温度较高限制了在制膜过程中的致孔剂的选择，因此其很难像聚砜，聚醚砜或聚偏氟乙烯那样采用相转化法、或者像聚丙烯、聚乙烯一样通过热致相分离法制备成为工业用中空纤维膜材料。因此，国内外关于全氟聚合物作为成膜聚合物的专利文献报导相对较少，美国专利[LarryY.Yen,Tewksbury;GeorgeLopatin,FluorocarbonMembranesandProcessforMakingFluorocarbonMembranes,U.S.Patent(1990)4902456]以全氟聚合物为聚合物基体，以三氟氯乙烯油（CTFE）为稀释剂，采用热致相法制备全氟聚合物中空纤维膜。美国duPont公司在全氟聚合物聚合过程中对单体进行氯化以提高其在卤烃溶剂中的溶解能力，或者在全氟聚合物的纺丝过程中引入气相的三氟氯乙烯单体进行纺丝制备中空纤维膜[RichardA.Morgan,Vienna,W.Va.WilliamH.Tuminello,Low-meltingtetrafluoroethyleneCopolymerandItsUses,U.S.Patent(1995)5397829]。但上述方法的成本价格太高，限制了全氟聚合物中空纤维膜的大规模工业化生产。因此，开发全氟聚合物中空纤维多孔膜的工业化制备方法具有重要意义。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种全氟聚合物中空纤维多孔膜及其制备方法。该膜及制备方法具有制备工艺相对简单，加工成本较低，膜孔径可控，生产效率较高，节省能源，适于工业化实施等优点。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种全氟聚合物中空纤维多孔膜，该膜的成膜体系重量百分比组成为：

全氟聚合物      40~60；

聚合物添加剂  10~30；

复合致孔剂      10~30；

有机低分子液体5~20， 各组分之和为100%，

其中，所述全氟聚合物是四氟乙烯基与全氟第二单体共聚改性产物，包括聚全氟乙丙烯、四氟乙烯-全氟丙基乙烯基醚，或聚全氟乙丙烯和四氟乙烯-全氟丙基乙烯基醚任意比例的共混物，所述全氟第二单体为六氟丙烯、全氟烷基乙烯基醚或乙烯；所述聚合物添加剂为含氟烷烃聚合物或含氟烷烃聚合物的混合物，包括聚偏氟乙烯或聚三氟氯乙烯；所述复合致孔剂包括可溶性致孔剂和非溶性致孔剂，可溶性致孔剂是指水溶性物质，包括水溶性无机粒子、水溶性聚合物或水溶性无机粒子与水溶性聚合物任意比例的混合物；所述水溶性无机粒子包括平均粒径0.01-5μm的LiCl、CaCl₂、NaCl和KCl中的任意一种；所述水溶性聚合物是指分解温度高于其纺丝加工温度的水溶性聚合物，包括聚氧乙烯；所述非溶性致孔剂是指非水溶性无机粒子，包括平均粒径为0.01-5μm的SiO₂或CaCO₃中的一种，或者SiO₂和CaCO₃任意比例的混合物；所述有机低分子液体为高沸点的聚合物添加剂的稀释剂，包括邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯中的一种，或邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯任意比例的混合物。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是：设计一种全氟聚合物中空纤维多孔膜的制备方法，该制备方法采用的工艺是：先将成膜体系组成所述的聚合物添加剂、复合致孔剂和有机低分子液体倒入混合釜中强制混合，形成粘稠状混合物；再将混合物与树脂颗粒混合均匀，然后把混均物注入双螺杆挤出机，在300~360℃温度下，经中空纤维组件进行熔融共混纺丝，制备中空纤维初生膜，最后经过常规溶液纺丝的水萃洗及后拉伸工序后，即得到本发明所述全氟聚合物中空纤维膜。