[发明专利]一种亲水性PTFE中空纤维膜及其制备方法

说明书

本发明属于PTFE水处理膜技术领域，尤其涉及一种亲水性PTFE中空纤维膜及其制备方法，包括PTFE中空纤维膜、覆盖在PTFE中空纤维膜表面的聚多巴胺层，其特征在于：在聚多巴胺层表面构造改性亲水功能层，改性亲水功能层是CaCl₂和Na₂CO₃两种无机盐溶液在膜表面原位生成CaCO₃形成的功能层；聚多巴胺层覆盖在PTFE中空纤维膜的内表面和/或外表面。本发明通过将聚多巴胺层覆盖修饰的PTFE中空纤维膜依次经CaCl₂溶液和Na₂CO₃溶液处理，重复操作此步骤，清洗干燥后，得到CaCO₃亲水改性的PTFE中空纤维膜。本发明的有益效果是：工艺简单，未大量使用有机溶剂，提高了环境友好性；可以通过PTFE中空纤维膜内表面的亲水改性，实现对膜内部本体结构的改性。

技术领域

本发明属于PTFE水处理膜技术领域，尤其涉及一种亲水性PTFE中空纤维膜及其制备方法。

背景技术

聚四氟乙烯( PTFE )中空纤维微孔膜因其具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、良好的抗老化能力、耐温优异等优点，被广泛应用在农业、工业、医疗卫生、食品等领域。但是，PTFE 材料具有强疏水性和极低的表面能，缺少亲水基团而多疏水基团，使得 PTFE 膜润湿性差，难以处理水性溶液，限制了其应用过程和领域。因此，需要对PTFE膜产品进行亲水化改性以提升其在水处理应用中的性能。

目前常用的PTFE膜亲水化改性主要有化学改性处理、等离子体接枝法、高能辐射接枝改性、填充改性等。这些方法虽然可以获得亲水化修饰效果，但是这些改性方法工艺复杂、难以控制且使用大量有机溶剂，并且无法实现对PTFE中空纤维膜内部本体结构的改性。近年来，多巴胺由于其在水溶液呈弱碱性条件下可在任何固体材料表面发生氧化-自聚，形成一层超强的亲水复合层而被广泛应用在 PTFE 膜改性中。然而DA的耐碱性不好，在强碱性条件下容易脱落，为了保证膜的稳定性一般将多巴胺改性后的 PTFE 膜进一步改性。

中国专利CN 103212315 B 公开了一种具有持久亲水性接枝改性PTFE 微孔膜的制备方法，将PTFE 微孔膜浸渍到多巴胺水溶液中，再浸渍于改性剂水溶液中，取出晾干，制得的改性 PTFE 微孔膜的亲水性能得到明显地提高，工艺简单，改性效果保持长久稳定。该专利并没有提及是对中空纤维膜的改进还是平板膜的改进，即使是对中空纤维膜的改性，也只能进行膜外表面的改性。中国专利CN 105854638 A公开了一种永久亲水性PTFE中空纤维膜及其制备方法，使用聚多巴胺 ( DA )/交联剂改性PTFE中空纤维膜，将DA和交联剂共涂覆在PTFE中空纤维膜表面，通过两种物质的相互作用以及分子间交联作用改善膜亲水性的，提高涂覆层的稳定性，该方法只能用于对PTFE 膜外表面的改性。

中国专利CN 104353370 B 公开了一种亲水性聚四氟乙烯复合微孔膜的制备方法，在PTFE原料配方中加入无机纳米粒子，制备PTFE复合微孔膜；再将PTFE复合微孔膜分别浸润到多羟基化合物和偶联剂与水配置成改性水溶液中，以及戊二醛溶液中，水洗干燥得到亲水性聚四氟乙烯复合微孔膜，该方法显著地改善了聚四氟乙烯微孔膜的亲水性能，且亲水性能持久稳定。这种方法无法对已成型的膜进行改性，只能在膜制备前就开始改性；通常PTFE膜在实际工程中使用是以膜组件的形式进行使用的，该方法不能对PTFE膜组件，也不能对PTFE膜内表面进行改性，限制了改性PTFE膜的应用范围。另外，一旦在使用过程中亲水性能下降，无法再继续对PTFE膜改性。

此外，中国专利CN108380063A公开了一种纳米二氧化钛杂化复合纳滤膜的制备方法，其技术方案是将多孔基膜通过界面组装、仿生矿化制备成纳滤膜，本领域普通技术人员了解到，该专利中记载的方法制备的纳滤膜的水通量是比制备前的多孔基膜通量小。虽然在其专利中提到“水通量有明显提升”，但是这个提升是相对于单一界面制备的复合纳滤膜而言，而非针对起始的多孔基膜。