[發明專利]一種聚四氟乙烯卷式膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201710711953.2
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN109395597A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 周濤;孫琦;葉雷
• 申請（專利權）人: 重慶潤澤醫藥有限公司
• 主分類號: B01D71/36
• 分類號: 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任公司 50209
• 代理人: 文巍

本發明提供了一種聚四氟乙烯卷式膜，具有三維貫通的孔隙結構，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。本發明提供了一種服役期長、分離效果優的聚四氟乙烯卷式膜。

技術領域

本發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。

技術背景

聚四氟乙烯由于其使用溫度范圍廣，同時具有優良的化學穩定性、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異的化學穩定性、熱穩定性、電絕緣性，還具有出色的防水、防風、透濕、透氣及電荷儲存穩定等特性。其在制造防護服、袋式除塵器、建筑采光等方面已經表現出優異的性能。國家體育場“鳥巢”、英國的千年穹頂等均使用了大量PTFE微孔膜。然而目前的聚四氟乙烯微孔膜在應用中仍存在通量小、過濾精度低、膜孔易污染、成本高等缺點，還未能實現工業化大生產的應用。

發明人一直致力于對高分子材料的結構的研究，對材料結構的控制和改性可獲得不同特性和功能的高分子材料。然而目前對于聚四氟乙烯膜結構與性能的關系并未研究透徹，如分離精度與處理效率難以兼顧；具有精密的微觀結構，易于受損，服役期短，使用成本高等；聚四氟乙烯物化性能穩定，結構控制、性能改進實現難度大，加工難度大等；聚四氟乙烯材料在分離應用時，微觀結構和宏觀形態之間如何協同匹配以獲得更好的性能等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種服役期長、分離效果優的聚四氟乙烯卷式膜。

本發明的目的是通過以下措施實現的：

一種聚四氟乙烯卷式膜，具有三維貫通的孔隙結構，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。

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

優選的，為了進一步提高相關性能，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、產水網格組成，所述產水網格位于兩張膜之間；葉片之間設置進水網格。產水網格可以為聚酯織物，進水網格為塑料網。葉片一端膠接起來形成一個袋，另一端(伸出來的聚酯織物)與帶孔的中心管（一般為PVC材質）粘接。葉片之間有進水網格，它們一起卷繞在中心管上呈卷式構型。產水網格作為產品水收集通道，進水網格作為給水通道，同時加強給水通道水流紊動。多個膜元件連接起來，裝在圓筒形的壓力容器內，即構成卷式膜組件。

優選的，上述卷式膜組元件，直徑為80-250mm。

聚四氟乙烯具有穩定的惰性的物化性能，其加工不易，尤其是對于其微觀結構的控制和保持更是業界難題。本發明提供了上述特殊結構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、預成型、燒結，所述燒結中控溫控壓連續燒結；所述預成型是將紡絲得到的前驅膜纏繞在圓筒支撐模上。

本發明提供具有上述結構的PTFE高分子材料的制備方法，包括以下步驟：