[发明专利]一种全氟聚合物中空纤维复合膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种全氟聚合物中空纤维复合膜的制备方法，包括以下步骤：A.制备纺丝液：将纺丝载体溶液与全氟聚合物浓缩分散乳液以及无机盐添加剂按一定质量比混合均匀制得纺丝液。B.制备初生中空纤维复合膜：采用细丝接收装置，固定支撑体，通过静电纺丝制备初生中空纤维复合膜，经真空干燥成型。C.制备全氟聚合物中空纤维复合膜：所得初生中空纤维复合膜，经高温烧结后，制得全氟聚合物中空纤维复合膜。本方法工艺步骤简单，可控性强，操作方便，制备出的全氟聚合物中空纤维复合膜支撑性好，膜表面为独特的纳米纤维状孔结构，孔隙率高，疏水性好，耐酸碱腐蚀，可用于苛刻条件下废水处理。

技术领域

本发明涉及膜技术领域，具体是一种全氟聚合物中空纤维复合膜的制备方法。

背景技术

中空纤维膜是分离膜的主要形式之一，具有单位体积膜有效面积大，分离效果好，结构紧凑，易集成等优点。随着中空纤维膜在各分离领域的广泛应用，对其性能提出了更高的要求。

全氟聚合物包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)等，具有化学性质稳定、高低温性能优良的特点，越来越受到膜研究者的关注，尤其是其良好的耐腐蚀性，广泛应用于苛刻条件下的微粒子分离。此外，全氟聚合物极强的疏水性，使其成为制备膜蒸馏、膜接触器和渗透蒸馏等的理想材料。

静电纺丝技术因能够连续生产直径在亚微米甚至纳米级的聚合物纤维，近年来得到了格外重视。由于纤维直径达到纳米级，纤维的长径比和比表面积相对传统纤维高几个数量级，因而具有很大的比表面积和孔隙率，可用于防护织物、过滤材料、功能性服饰、组织工程支架、生物医用材料等领域。

申请号201510179943.X公开了一种聚四氟乙烯中空纤维管的生产方法，得到内层孔径大于外层孔径，孔隙率更加均匀的PTFE中空纤维膜，但是该制备方法需要挤压、预压、压延、烘干以及拉伸等多个步骤，工艺复杂繁琐。现有利用静电纺丝的方法制备中空纤维主要通过纤维模板法和同轴静电纺丝。这些制备方法得到的为纳米中空纤维，难以收集制作组件进行实际的水处理应用，且需要后续萃取或高温锻烧的方法选择性地去除核层材料。有关静电纺丝法制备全氟聚合物中空纤维膜的研究，尚未见报道。

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复合膜的制备方法。本方法工艺步骤简单，可控性强，操作方便，制备出的全氟聚合物中空纤维复合膜支撑性好，膜表面为独特的纳米纤维状孔结构，孔隙率高，疏水性好，耐酸碱腐蚀，可用于苛刻条件下废水处理。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种全氟聚合物中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

A.制备纺丝液：将纺丝载体配制成质量分数为5～15％的纺丝载体溶液，再将纺丝载体溶液与质量分数为50～70％的全氟聚合物浓缩分散乳液混合均匀得到混合液，并加入无机添加剂制得纺丝液；所述纺丝载体溶液与全氟聚合物浓缩分散乳液的溶质质量比为1:2～1:10；

所述纺丝载体为低分解温度聚合物；

所述无机添加剂为水溶性的硼酸、硼酸盐、氯化盐或硝酸盐中的至少一种，用量为混合液质量的0～1％；

B.制备初生中空纤维复合膜：将步骤A中得到的纺丝液注入静电纺丝装置中，在接收装置上嵌套经过预处理的中空编织管作为支撑体，经静电纺丝和真空干燥后制得初生中空纤维复合膜；纺丝电压为15～25kV，接收距离为5～15cm，接收装置转速为100～800rpm，进料速度为1～10μl/min；

所述中空编织管是由在温度高于300℃下能够保持原有形态的耐高温纤维制成的；

C.制备全氟聚合物中空纤维复合膜：将步骤B得到的初生中空纤维复合膜高温烧结后，制得全氟聚合物中空纤维复合膜；烧结温度为280～390℃，升温速率为0.5～10℃/min，保温时间为1～60min。