[發(fā)明專利]一種聚四氟乙烯卷式膜及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710711953.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-18
• 公開（公告）號(hào): CN109395597A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周濤;孫琦;葉雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶潤(rùn)澤醫(yī)藥有限公司
• 主分類號(hào): B01D71/36
• 分類號(hào): B01D71/36;B01D61/36;B01D63/00;B01D67/00;B01D69/02
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責(zé)任公司 50209
• 代理人: 文巍

本發(fā)明提供了一種聚四氟乙烯卷式膜，具有三維貫通的孔隙結(jié)構(gòu)，圍繞孔隙的莖上有莖孔，孔隙孔徑為200±100nm，莖直徑為125±75nm，莖孔孔徑45±25nm；孔隙的孔隙率為80±10%，莖孔的孔隙率為30±15%；所述莖的總表面積，莖面積：莖孔面積=15?30：1。本發(fā)明提供了一種服役期長(zhǎng)、分離效果優(yōu)的聚四氟乙烯卷式膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚四氟乙烯卷式膜及其制備方法，用于分離，尤其適用于膜蒸餾。

技術(shù)背景

聚四氟乙烯由于其使用溫度范圍廣，同時(shí)具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、低摩擦性和絕緣隔熱性，以聚四氟乙烯為原料制備的分離膜材不僅具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、電絕緣性，還具有出色的防水、防風(fēng)、透濕、透氣及電荷儲(chǔ)存穩(wěn)定等特性。其在制造防護(hù)服、袋式除塵器、建筑采光等方面已經(jīng)表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。國(guó)家體育場(chǎng)“鳥巢”、英國(guó)的千年穹頂?shù)染褂昧舜罅縋TFE微孔膜。然而目前的聚四氟乙烯微孔膜在應(yīng)用中仍存在通量小、過濾精度低、膜孔易污染、成本高等缺點(diǎn)，還未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大生產(chǎn)的應(yīng)用。

發(fā)明人一直致力于對(duì)高分子材料的結(jié)構(gòu)的研究，對(duì)材料結(jié)構(gòu)的控制和改性可獲得不同特性和功能的高分子材料。然而目前對(duì)于聚四氟乙烯膜結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系并未研究透徹，如分離精度與處理效率難以兼顧；具有精密的微觀結(jié)構(gòu)，易于受損，服役期短，使用成本高等；聚四氟乙烯物化性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)控制、性能改進(jìn)實(shí)現(xiàn)難度大，加工難度大等；聚四氟乙烯材料在分離應(yīng)用時(shí)，微觀結(jié)構(gòu)和宏觀形態(tài)之間如何協(xié)同匹配以獲得更好的性能等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種服役期長(zhǎng)、分離效果優(yōu)的聚四氟乙烯卷式膜。

本發(fā)明的目的是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的：

一種聚四氟乙烯卷式膜，具有三維貫通的孔隙結(jié)構(gòu)，圍繞孔隙的莖上有莖孔，孔隙孔徑為200±100nm，莖直徑為125±75nm，莖孔孔徑45±25nm；孔隙的孔隙率為80±10%，莖孔的孔隙率為30±15%；所述莖的總表面積，莖面積：莖孔面積=15-30：1。

所述膜在用于物質(zhì)的選擇性分離過程中，當(dāng)其中的一種或多種分子在通過材料表面和/或內(nèi)部時(shí)，分子的微觀結(jié)構(gòu)會(huì)受到其與材料的作用以及鍵結(jié)構(gòu)的影響，從而影響了物質(zhì)的通過率和通過量，另一方面材料的微觀結(jié)構(gòu)也會(huì)受到影響，從而影響材料分離效力、服役期等。如此既保證了分離物質(zhì)的通過效率和通過量，同時(shí)兼顧材料的使用率。莖孔在莖上的分布狀況是重要因素之一。

優(yōu)選的，為了進(jìn)一步提高相關(guān)性能，所述聚四氟乙烯卷式膜，孔隙孔徑為180-280nm，莖直徑為70-120nm，莖孔孔徑25-45nm；其中孔隙的孔隙率為80-85%，莖孔的孔隙率為30-35%；所述莖的總表面積，莖面積：莖孔面積=24-28：1。

上述聚四氟乙烯卷式膜，膜厚100-200μm。

一種卷式膜元件，包括葉片，葉片由兩張上述聚四氟乙烯卷式膜、產(chǎn)水網(wǎng)格組成，所述產(chǎn)水網(wǎng)格位于兩張膜之間；葉片之間設(shè)置進(jìn)水網(wǎng)格。產(chǎn)水網(wǎng)格可以為聚酯織物，進(jìn)水網(wǎng)格為塑料網(wǎng)。葉片一端膠接起來形成一個(gè)袋，另一端(伸出來的聚酯織物)與帶孔的中心管（一般為PVC材質(zhì)）粘接。葉片之間有進(jìn)水網(wǎng)格，它們一起卷繞在中心管上呈卷式構(gòu)型。產(chǎn)水網(wǎng)格作為產(chǎn)品水收集通道，進(jìn)水網(wǎng)格作為給水通道，同時(shí)加強(qiáng)給水通道水流紊動(dòng)。多個(gè)膜元件連接起來，裝在圓筒形的壓力容器內(nèi)，即構(gòu)成卷式膜組件。

優(yōu)選的，上述卷式膜組元件，直徑為80-250mm。

聚四氟乙烯具有穩(wěn)定的惰性的物化性能，其加工不易，尤其是對(duì)于其微觀結(jié)構(gòu)的控制和保持更是業(yè)界難題。本發(fā)明提供了上述特殊結(jié)構(gòu)的聚四氟乙烯卷式膜的制備方法，采用靜電紡絲法，包括紡絲乳液制備、紡絲、預(yù)成型、燒結(jié)，所述燒結(jié)中控溫控壓連續(xù)燒結(jié)；所述預(yù)成型是將紡絲得到的前驅(qū)膜纏繞在圓筒支撐模上。

本發(fā)明提供具有上述結(jié)構(gòu)的PTFE高分子材料的制備方法，包括以下步驟：