[發明專利]一種聚偏氟乙烯中空纖維膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710422260.1
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN108993164B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 劉富;林海波
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/08;B01D69/12;B01D71/34
• 代理公司: 杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250
• 代理人: 聶智

本發明提供一種聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法，其包括如下步驟：a)將聚偏氟乙烯、第一有機溶劑和致孔劑混合，得到聚偏氟乙烯鑄膜液，b)對所述聚偏氟乙烯鑄膜液進行紡絲，制得聚偏氟乙烯中空纖維初生膜；以及c)將所述聚偏氟乙烯纖維初生膜浸泡于一刻蝕溶液中，使所述聚偏氟乙烯纖維初生膜中的致孔劑被刻蝕而形成多個開孔，得到聚偏氟乙烯中空纖維膜，其中，聚偏氟乙烯在聚偏氟乙烯中空纖維膜中進行結晶得到結晶型的聚偏氟乙烯，結晶型的聚偏氟乙烯中β晶型所占的比例大于等于30％。本發明還提供一種聚偏氟乙烯中空纖維膜。

技術領域

本發明涉及聚合物膜材料技術領域，尤其涉及一種聚偏氟乙烯中空纖維膜及其制備方法。

背景技術

聚偏氟乙烯(PVDF)是半結晶型的含氟聚合物，其主體分子鏈段組成為線型-CH₂CF₂-，含氟量達到59％。PVDF結構鏈段中的-C-C-鍵被H原子和對稱的F原子包圍，致使PVDF具有優異的機械強度、耐熱穩定性、耐氣候、耐氧化、耐腐蝕、耐化學品、耐輻射、高結晶等性能。PVDF是微濾、超濾過程的重要膜材料，基于PVDF制備的中空纖維膜已在污水處理領域得到廣泛應用。

然而，在污水處理過程中，當污水與PVDF中空纖維膜接觸，會出現膜表面污染。污水中的微粒、膠體、大分子溶質等在膜表面或膜孔內形成吸附、沉積等物理化學作用，導致膜孔徑逐漸變小直至堵塞，致使膜分離效率發生急劇下降。

近年來，針對中空纖維膜的抗污染，主要從幾個方面入手：第一種方法是清洗，即通過酸、堿、氧化劑等溶液沖洗膜表面，并結合曝氣、反洗等工藝，去除中空纖維膜表面的污染物。但該第一種方法極易使膜體受到損傷，從而導致中空纖維膜的使用壽命大幅下降。第二種方法是添加改性。比如中國專利申請(申請號為201010615945.6)公開了通過在制膜過程中加入碳納米管，以增加中空纖維膜的抗蛋白吸附、殺菌等性能。中國專利申請(申請號為201010153211.0)公開了通過在制膜過程中加入聚甲基丙烯酸酯、丙二醇碳酸酯等，以增加中空纖維膜的抗有機污染物性能。但該方法易導致中空纖維膜的機械性能下降，膜孔結構調節難度大。中國專利申請(申請號為201310519163.6)通過在膜表面生成碳碳不飽和鍵、羥基和羧基等，將親水性的丙烯酸和醇類單體接枝到PVDF超濾膜表面以構筑親水層，阻隔有機物質在膜表面的吸附和沉積。但此方法需對膜表面進行化學處理以產生活性位點，對膜體會造成傷害。因而，尋找一種新型的抗污染型PVDF中空纖維膜及其制備方法具有十分重要的科學和應用前景。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種聚偏氟乙烯中空纖維膜及其制備方法。該得到的聚偏氟乙烯中空纖維膜的膜體沒有損傷，具有較好的機械性能。

本發明提供一種聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法，其包括如下步驟：

a)將聚偏氟乙烯、第一有機溶劑和致孔劑混合，使聚偏氟乙烯溶解于所述第一有機溶劑，得到聚偏氟乙烯鑄膜液，所述第一有機溶劑包括N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亞砜中的至少一種，溶解的溫度為40℃～120℃；

b)對所述聚偏氟乙烯鑄膜液進行紡絲，制得聚偏氟乙烯中空纖維初生膜；以及

c)將所述聚偏氟乙烯纖維初生膜浸泡于一刻蝕溶液中，使所述聚偏氟乙烯纖維初生膜中的致孔劑被刻蝕而形成多個開孔，得到聚偏氟乙烯中空纖維膜，其中，聚偏氟乙烯在聚偏氟乙烯中空纖維膜中進行結晶得到結晶型的聚偏氟乙烯，結晶型的聚偏氟乙烯中β晶型所占的比例大于等于30％。

本發明還提供一種上述制備方法得到的聚偏氟乙烯中空纖維膜，所述聚偏氟乙烯中空纖維膜包括多個開孔，所述聚偏氟乙烯中空纖維膜的開孔的孔徑大小為1納米～1微米，所述聚偏氟乙烯中空纖維膜中含有結晶型的聚偏氟乙烯，結晶型的聚偏氟乙烯中β晶型所占的比例大于等于30％。

相較于現有技術，本制備方法具有以下優點：