[发明专利]一种聚四氟乙烯中空纤维膜的制备及膜和膜接触器与应用

权利要求书

1.一种聚四氟乙烯中空纤维膜的制备，其特征在于：

所述聚四氟乙烯中空纤维膜由糊状挤出法制得，通过添加致孔剂改善聚四氟乙烯中空纤维膜的微观形貌和微孔结构，优化孔径分布和可控性；经过配料、熟化、预压成型、挤出、脱脂和热烧结等步骤，得到多孔聚四氟乙烯中空纤维膜；

聚四氟乙烯中空纤维膜通过以下步骤得到：将聚四氟乙烯树脂、致孔剂和润滑助剂均匀混合，在20-60℃下密闭熟化24-96h后预压成型，制成圆柱形毛坯；预压成型的毛坯在40-100℃下，挤出纺丝成型，并经过脱脂、热定型过程获得聚四氟乙烯中空纤维成品膜；

添加的致孔剂为富马酸、萘、N-亚硝基类发泡剂、偶氮类发泡剂、酰肼类化学发泡剂、无机类发泡剂和经过亲油改性的富马酸、萘、N-亚硝基类发泡剂、偶氮类发泡剂、酰肼类化学发泡剂、无机类发泡剂中的一种或二种以上的混合物；

制备的聚四氟乙烯中空纤维膜所得PTFE中空纤维膜内径0.2-1.0mm，外径0.8-2.5mm，孔隙率为35%-65%、平均孔径为0.02-2.0μm、静态水接触角为108-130°。

2.按照权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维膜的制备，其特征在于：N-亚硝基类发泡剂主要包括二亚硝基五次甲基四胺( DPT, 俗称发泡剂 H) 、N, N′-二甲基-N, N′-二亚硝基对苯二甲酰胺( NT A) 和三亚硝基三亚甲基三胺中的一种或二种以上；偶氮类发泡剂主要包括偶氮二甲酰胺（发泡剂 AC）；酰肼类化学发泡剂，主要包括对氧化二苯磺酰肼丁二酸（OBSH，俗称发泡剂OT），3, 3′-二磺酰肼二苯砜( DP SDSH)，苯磺酰肼(BSH)、对甲苯磺酰肼(T SH)、2, 4-甲苯二磺酰肼中的一种或二种以上；无机类发泡剂主要包括如碳酸钠、碳酸铵中的一种或两种混合物。

3.按照权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维膜的制备，其特征在于：可对致孔剂进行亲油改性，采用的亲油改性剂包括十六烷基三甲基溴化铵、乙烯基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH-570)和巯丙基三甲氧基硅烷(KH-590)中的一种或二种以上混合物;亲油改性时，通过化学反应或吸附作用把亲油的有机基团固定在致孔剂表面，从而提高其亲油性。

4.按照权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维膜的制备，其特征在于：所采用的润滑助剂为溶剂油、航空煤油、异构烷烃油和石油醚中的一种或二种以上混合物；其馏程温度范围为90-250℃。

5.按照权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维膜，其特征在于：致孔剂的含量占聚四氟乙烯树脂重量的10-60%，润滑助剂的含量占聚四氟乙烯树脂与致孔剂重量总和的20-30%。

6.按照权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维膜，其特征在于：挤出纺丝得到的中空纤维膜需经过脱脂及热定型过程，其中脱脂温度为200-340℃，热定型温度为330-400℃，热定型时间为45-500s。

7.一种权利要求1-6任一所述制备获得的聚四氟乙烯中空纤维膜接触器，其特征在于：所述膜接触器主要由接触器壳体、环氧封头、权利要求1所述聚四氟乙烯中空纤维膜构成；接触器为一密闭的腔体，二根以上的聚四氟乙烯中空纤维膜填充于接触器壳体空腔内，通过环氧封头与接触器壳体密封连接；壳体上设有气相或液相流体的进口和出口，聚四氟乙烯中空纤维膜的两端为液相或气相流体的进口和出口，气、液两相流体的进口和出口位于接触器两端，两相流体通过中空纤维膜相接触；气体流动方式为管程或壳程；壳体内聚四氟乙烯中空纤维膜填充率为壳体容积的30-65%。

8.一种权利要求7所述聚四氟乙烯中空纤维膜接触器的应用，其特征在于：该聚四氟乙烯膜接触器可用于混合气体中酸性气体的脱除或液相流体中气体的脱除，如天然气和沼气净化、烟道气脱碳、脱除水中氧等过程。