[发明专利]低熔点热熔丝增强增韧聚偏氟乙烯多孔膜材料及制备方法

说明书

一种低熔点热熔丝增强增韧聚偏氟乙烯多孔膜材料及其制备方法，本发明的增韧防脱落机理是利用编织管中低熔点热熔丝的熔融流动界面铺展原理，将聚偏氟乙烯溶液涂敷在复合编织管表面固化成形后，再对中空纤维膜进行简单的热处理，即可使低熔点热熔丝在膜内微孔中熔融流动铺展，从而与聚偏氟乙烯材料形成相互穿插的连续铆钉结构，这种结构形式不仅能够有效防止聚偏氟乙烯功能层的脱落，而且还能够有效对聚偏氟乙烯功能层进行增强增韧，使膜更加亲水，提高通量，增强抗污染能力。由本发明所提供的低熔点热熔丝增强增韧聚偏氟乙烯多孔膜材料的制备方法制备的多孔膜，具有强度高、韧性好等优点，可用于过滤分离、自来水净化、污水处理回用等方面。

技术领域

本发明涉及多孔膜制备技术领域，具体涉及一种低熔点热熔丝增强增韧聚偏氟乙烯多孔膜材料及制备方法。

背景技术

PVDF中空纤维膜具有良好的耐污染、耐酸碱性、水通量及过滤性能，在水处理及工业分离领域应用广泛，因此诸多制膜技术应运而生。

在现有技术中提供了一种通过干－湿法纺制取聚偏氟乙烯中空纤维膜的方法，利用该方法能够得到一种高通量、较大孔径、适用于医药卫生、食品工业的聚偏氟乙烯中空纤维膜。在该方法中，由于受到改制膜方法的限制，膜强度会受到一定影响，由于膜强度下降，导致其应用领域受到限制。

现有技术还提供了另外一种制膜方法，其具体操作如下：将聚偏氟乙烯、有机物液体和一种无机物熔融共混，挤出纺丝成形获得相对较粗直径和较大壁厚的中空纤维膜，该膜具有完全由聚偏氟乙烯组成的三维网状结构，可用于处理高粘度液体。但是，该制膜方法工艺复杂，制造成本较高且为对称多孔结构，容易污染。

除了上述两种方法外，现有技术还提供了另外三种制膜方法：

方法一、制备改性聚偏氟乙烯分离膜，在传统的湿法相转化法制膜的基础上，使用聚偏氟乙烯溶剂，在较低温度下形成溶液，并在溶液中加入亲水性无机粒子来改性聚偏氟乙烯膜的亲水性能，获得一种较耐污染的聚偏氟乙烯分离膜。该方法仍然无法克服传统湿法相转化法制膜的一些缺点，并且，由于无机粒子的存在，使膜容易出现缺陷孔。

方法二、制备熔融共混制备聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜，该该制膜过程中，不采用或少采用有机溶剂，利用拉伸使微相分离产生微孔来制备中空纤维膜，通过该方法制取的中空纤维微孔膜，其膜孔隙率较低，不易得到推广应用。

方法三、采用热致相分离工艺制备聚偏氟乙烯膜，该方法是将聚偏氟乙烯和其不良溶剂在高温形成溶液，冷却发生相分离形成多孔膜。该方法在制膜过程中，溶剂与冷却浴不发生物质的交换，纯粹是由热量的交换诱导发生的相分离而成膜，该方法制备过程中，通常需要200℃以上高温，其工艺复杂，成本较高。

综上所述，现有技术可归纳为如下三种方法：(1)(干)湿法相转化法，该方法是将聚合物溶解于其良溶剂中，形成溶液，然后挤出、进入一种聚合物的非溶剂中，该非溶剂能与溶剂互溶，故能与聚合物溶液中的溶剂交换致使中空纤维膜固化成形，这称为非溶剂诱导相分离。该方法所成膜通常为皮层结构，易形成大孔，膜的机械强度较低；(2)熔融共混结合溶出提取法，该方法是将聚偏氟乙烯、无机粒子和有机溶剂熔融共混、纺丝，然后用适当化学物质提取有机溶剂和无机粒子，形成三维多孔结构，而不能形成皮层结构，并且制造成本较高；(3)热诱导相分离法，该方法是将聚偏氟乙烯和其稀释剂在高温形成溶液，冷却、降温使溶液发生相分离形成多孔膜。以上不同的方法所制得的PVDF分离膜适用于不同领域及工艺，或多或少存在不同缺点。

随着水处理行业发展，对分离膜提出了更高的要求。如应用在膜生物反应器(MBR)和浸没式过滤系统(SMF)工艺中的膜丝需要更高的断裂强度，而本体自支撑聚偏氟乙烯中空纤维膜的整体性能以难以满足其上述要求，容易出现断丝的问题，影响出水水质，因此，近几年编织管增强PVDF中空纤维膜技术随之产生。