[發明專利]一種聚四氟乙烯中空纖維膜的制備及膜和膜接觸器與應用

有效

• 申請號: 201611096701.5
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN108144456B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 康國棟;賈靜璇;李萌;劉丹丹;周美青;鄒彤;曹義鳴
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D63/02;B01D71/36;B01D53/22;C10L3/10;C02F1/44;C02F1/20
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種聚四氟乙烯中空纖維膜的制備，其特征在于：

所述聚四氟乙烯中空纖維膜由糊狀擠出法制得，通過添加致孔劑改善聚四氟乙烯中空纖維膜的微觀形貌和微孔結構，優化孔徑分布和可控性；經過配料、熟化、預壓成型、擠出、脫脂和熱燒結等步驟，得到多孔聚四氟乙烯中空纖維膜；

聚四氟乙烯中空纖維膜通過以下步驟得到：將聚四氟乙烯樹脂、致孔劑和潤滑助劑均勻混合，在20-60℃下密閉熟化24-96h后預壓成型，制成圓柱形毛坯；預壓成型的毛坯在40-100℃下，擠出紡絲成型，并經過脫脂、熱定型過程獲得聚四氟乙烯中空纖維成品膜；

添加的致孔劑為富馬酸、萘、N-亞硝基類發泡劑、偶氮類發泡劑、酰肼類化學發泡劑、無機類發泡劑和經過親油改性的富馬酸、萘、N-亞硝基類發泡劑、偶氮類發泡劑、酰肼類化學發泡劑、無機類發泡劑中的一種或二種以上的混合物；

制備的聚四氟乙烯中空纖維膜所得PTFE中空纖維膜內徑0.2-1.0mm，外徑0.8-2.5mm，孔隙率為35%-65%、平均孔徑為0.02-2.0μm、靜態水接觸角為108-130°。

2.按照權利要求1所述的聚四氟乙烯中空纖維膜的制備，其特征在于：N-亞硝基類發泡劑主要包括二亞硝基五次甲基四胺( DPT, 俗稱發泡劑 H) 、N, N′-二甲基-N, N′-二亞硝基對苯二甲酰胺( NT A) 和三亞硝基三亞甲基三胺中的一種或二種以上；偶氮類發泡劑主要包括偶氮二甲酰胺（發泡劑 AC）；酰肼類化學發泡劑，主要包括對氧化二苯磺酰肼丁二酸（OBSH，俗稱發泡劑OT），3, 3′-二磺酰肼二苯砜( DP SDSH)，苯磺酰肼(BSH)、對甲苯磺酰肼(T SH)、2, 4-甲苯二磺酰肼中的一種或二種以上；無機類發泡劑主要包括如碳酸鈉、碳酸銨中的一種或兩種混合物。

3.按照權利要求1所述的聚四氟乙烯中空纖維膜的制備，其特征在于：可對致孔劑進行親油改性，采用的親油改性劑包括十六烷基三甲基溴化銨、乙烯基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(2，3-環氧丙氧)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)和巰丙基三甲氧基硅烷(KH-590)中的一種或二種以上混合物;親油改性時，通過化學反應或吸附作用把親油的有機基團固定在致孔劑表面，從而提高其親油性。

4.按照權利要求1所述的聚四氟乙烯中空纖維膜的制備，其特征在于：所采用的潤滑助劑為溶劑油、航空煤油、異構烷烴油和石油醚中的一種或二種以上混合物；其餾程溫度范圍為90-250℃。

5.按照權利要求1所述的聚四氟乙烯中空纖維膜，其特征在于：致孔劑的含量占聚四氟乙烯樹脂重量的10-60%，潤滑助劑的含量占聚四氟乙烯樹脂與致孔劑重量總和的20-30%。

6.按照權利要求1所述的聚四氟乙烯中空纖維膜，其特征在于：擠出紡絲得到的中空纖維膜需經過脫脂及熱定型過程，其中脫脂溫度為200-340℃，熱定型溫度為330-400℃，熱定型時間為45-500s。

7.一種權利要求1-6任一所述制備獲得的聚四氟乙烯中空纖維膜接觸器，其特征在于：所述膜接觸器主要由接觸器殼體、環氧封頭、權利要求1所述聚四氟乙烯中空纖維膜構成；接觸器為一密閉的腔體，二根以上的聚四氟乙烯中空纖維膜填充于接觸器殼體空腔內，通過環氧封頭與接觸器殼體密封連接；殼體上設有氣相或液相流體的進口和出口，聚四氟乙烯中空纖維膜的兩端為液相或氣相流體的進口和出口，氣、液兩相流體的進口和出口位于接觸器兩端，兩相流體通過中空纖維膜相接觸；氣體流動方式為管程或殼程；殼體內聚四氟乙烯中空纖維膜填充率為殼體容積的30-65%。

8.一種權利要求7所述聚四氟乙烯中空纖維膜接觸器的應用，其特征在于：該聚四氟乙烯膜接觸器可用于混合氣體中酸性氣體的脫除或液相流體中氣體的脫除，如天然氣和沼氣凈化、煙道氣脫碳、脫除水中氧等過程。