[发明专利]一种聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜及其制备方法，所述微滤膜包括聚偏氟乙烯和聚三氟氯乙烯，所述聚偏氟乙烯与聚三氟氯乙烯的质量比为100：5～40。所述微滤膜的孔隙率大于80％；至少70％的微滤膜的孔径在0.1μm～0.2μm之间，小于15％的微滤膜的孔径在0.01μm～0.1μm之间，小于15％的微滤膜的孔径在0.2μm～0.3μm之间。本发明的微滤膜具有强度高、水通量高，耐化学性、耐候性和耐氧化性能优异，环境友好等优点。

技术领域

本发明涉及高分子膜材料领域，特别涉及一种聚偏氟乙烯和聚三氟氯乙烯共混的聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术因其占地少、能耗低、分离精度高、环境友好、集成度高等特点已经得到广泛应用，已逐步取代传统过滤工艺。根据膜的外形，可以分为平板膜、中空纤维膜、管式膜、卷式膜等，其中中空纤维膜技术，由于具有填充密度高、使用能耗低、设备运行简单等特点，正逐步成为这一领域的主要品种。

制备中空纤维膜常用的材料有聚偏氟乙烯，聚砜，聚醚砜，聚丙烯、聚丙烯腈等，目前聚偏氟乙烯因化学稳定性好，能耐氧化剂、酸、盐类等的腐蚀和溶胀，兼有优异的抗紫外线、γ射线和耐老化的性能，近年来被视为制备微滤膜的理想材料。热致相分离法是聚偏氟乙烯中空纤维膜常用的制备方法之一，在热致相分离法制备聚偏氟乙烯中空纤维膜时，聚偏氟乙烯熔体结构强度不高，刚性差，制备过程中需采用液体芯液作支撑才能形成三维结构较好、同心度好的中空纤维膜，但制成的中空纤维微滤膜普遍孔隙率低、膜孔径分布宽、水通量小。

为了解决上述缺陷，现有技术采用如下方案，如：

专利CN107899435A公开了通过在原料中添加纳米粒子，能够为聚偏氟乙烯结晶过程中提供更多的成核点，帮助形成更稳定的聚偏氟乙烯晶型结构，从而提高中空纤维膜的结构强度。当纳米粒子为纳米碳酸钙时，经乙醇浸泡后的中空纤维膜粗体必须经酸洗处理，当所述纳米粒子为纳米二氧化硅时，经乙醇浸泡后的中空纤维膜粗体必须经碱洗处理；整体操作繁杂，且会产生大量废液，对环境不友好。

专利CN108977903A公开了采用聚偏氟乙烯、溶剂、无机粒子、偶联剂、亲水性聚合物的混合物，通过双螺杆挤出机制成均匀的颗粒；再通过单螺杆挤出机环形喷丝板制成纤维丝，纤维丝经过拉伸，酸液浸泡，水洗制成中空纤维过滤膜。该工艺制备获得的聚偏氟乙烯中空纤维过滤膜虽然水通量高、成孔均匀，但同样需要用酸洗或碱洗提取无机成孔剂，会产生大量的废液，对环镜很不友好。

此外，在微孔膜制备过程中采用纳米无机成孔剂，极易在分散过程中造成团聚，导致产生大孔等膜缺陷，也有一些团聚的纳米无机成孔剂会被树脂完全包覆，不能在后处理过程中被提取，使膜在使用过程中因应力集中而造成膜的断裂，降低了膜的使用寿命。另外碱洗过程会使聚偏氟乙烯基体变色，变脆，也影响膜的使用寿命。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种强度高、水通量高，耐化学性、耐候性和耐氧化性能优异的聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜，所述微滤膜包括聚偏氟乙烯和聚三氟氯乙烯，所述聚偏氟乙烯与聚三氟氯乙烯的质量比为100：5～40。作为优选，聚偏氟乙烯与聚三氟氯乙烯的质量比为100：10～30。所述微滤膜为单层膜，所述微滤膜的孔隙率大于80％；至少70％的所述微滤膜的孔径在0.1μm～0.2μm之间，小于15％的所述微滤膜的孔径在0.01μm～0.1μm之间，小于15％的所述微滤膜的孔径在0.2μm～0.3μm之间；所述微滤膜的拉伸强度为5.5～10.5MPa，在标准大气压下的纯水通量为700～2000L·m^-2·h^-1。

本发明还提供上述聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜的制备方法，所述微滤膜采用热致相分离法制备，在制备过程中无需加入液体芯液，具体包括以下步骤：