[发明专利]一种石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1）支撑层的制备：采用二维编织技术以全氟聚合物长丝为原料编织中空编织管，经热定型处理后，将该中空编织管作为中空纤维膜的支撑层；

2）支撑层表面预处理：将步骤1）得到的中空编织管浸渍到稀碱溶液中，以去除全氟聚合物长丝表面的油剂，再用去离子水清洗残留的碱溶液，干燥；

3）分离层铸膜液的制备：将占铸膜液体系质量分数10-30wt%的全氟聚合物浓缩分散乳液、占铸膜液体系质量分数0.1-1wt%的石墨烯和去离子水混合均匀，再加入占铸膜液体系质量分数4-9wt%的水溶性粘合剂，搅拌均匀后，静置脱泡；所述铸膜液体系由全氟聚合物浓缩分散乳液、石墨烯、去离子水和水溶性粘合剂组成，四者的质量分数之和为100%；

4）初生中空纤维膜的成形：采用同心圆涂覆纺丝工艺，将步骤2）得到的中空编织管与步骤3）得到的铸膜液从圆形喷丝头中共挤出，使得铸膜液均匀涂覆到中空编织管上，经空气浴和饱和硫酸钠溶液的凝固浴充分固化后，在水中浸泡以去除中空纤维膜附着的硫酸钠；

5）初生中空纤维膜的后处理：将初生中空纤维膜置于烘箱中进行烧结，经升温、保温和降温过程后，去除水溶性粘合剂，得到石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜。

2.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法，其特征在于步骤1）中，热定型工艺为将在中空编织管放置于70-90℃的烘箱中定型10-30min或将70-90℃的加热棒穿过中空编织管定型10-30min。

3.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法，其特征在于步骤1）中，中空编织管的编织节距为0.5-1mm，二维编织机转速为600-900r/min。

4.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法，其特征在于步骤1）中，所述全氟聚合物长丝为聚全氟乙丙烯或聚（四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚）。

5.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法，其特征在于步骤2）中，稀碱溶液溶质的质量分数为0.5-2wt%。

6.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法，其特征在于步骤3）中，加入水溶性粘合剂后在75-85℃温度下搅拌2-4h。

7.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法，其特征在于步骤3）中，全氟聚合物浓缩分散乳液为聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯或聚（四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚）中的至少一种；全氟聚合物浓缩分散乳液固含量为60wt%，溶质粒径为0.05-0.3μm；石墨烯片层直径分布为5-20μm；所述水溶性粘合剂为聚乙烯醇。

8.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法，其特征在于步骤4）中，圆形喷丝头中通有60-70℃的循环液体。

9.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法，其特征在于步骤4）中，初生中空纤维膜的卷绕速度为5-9m/min；空气浴长度为8-15cm；凝固浴温度为50-80℃。

10.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法，其特征在于步骤5）中，所述烘箱采用马弗炉；升温速率为1-10℃/min；保温温度为240-290℃，保温时间为1-5h；自然降温。