[發明專利]聚醚醚酮中空纖維膜、其孔徑控制方法及制備方法

在審

• 申請號: 201810189121.3
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108499369A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 劉鵬清;陳功;何忠臣;姜猛進;徐建軍;晏明;彭華金;游彥
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/08;B01D71/52
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 鄭自群

本發明公開了一種聚醚醚酮中空纖維膜、其孔徑控制方法及制備方法，主要解決現有技術中存在的聚醚醚酮中空纖維膜制備方法中溶液體系的粘度很低，成膜困難；采用強酸時，酸的價格昂貴、毒性大對環境污染嚴重的問題。該一種聚醚醚酮中空纖維膜的制備方法將聚醚醚酮和致孔劑共混，采用熔融紡絲獲得聚醚醚酮/致孔劑中空復合纖維，經過一定的退火處理，然后經過萃取劑萃取去掉致孔劑，獲得了一種聚醚醚酮中空纖維膜。通過上述方案，本發明達到了體系粘度較適中，成膜性好，實驗中所用原料均無毒性，價格低廉的目的，具有很高的實用價值和推廣價值。

技術領域

本發明涉及膜技術領域，具體地，涉及一種聚醚醚酮中空纖維膜、其孔徑控制方法及制備方法。

背景技術

聚醚醚酮(PEEK)是一種全芳香族半結晶性的熱塑性特種工程塑料，其分子主鏈中含有剛性苯環、柔性芳醚基團和具有極性的、可提高分子間作用力的芳酮基團，且結構規整，結晶度高，賦予其優異的耐熱性、耐候性、耐化學腐蝕性及高強度、高韌性、高尺寸穩定性等，能在很寬的溫度范圍和極端條件下提供卓越的綜合性能，被公認為聚合物金字塔中最尖端的材料之一。聚醚醚酮作為一種新型的高性能制膜材料，近年來引起了許多科研工作者濃厚的興趣，其被認為是兼具無機膜性能優勢和有機膜價格優勢的下一代高分子膜材料。

聚醚醚酮具有非常優異的化學穩定性，在常溫下僅能溶解于濃硫酸等強酸性溶劑中，而在190-380℃的高溫下也僅能溶解在苯酚、α-氯萘等高沸點極性溶劑中，因此聚醚醚酮膜材料的成型加工非常困難，這也是限制其發展的主要原因。

目前制備聚醚醚酮中空纖維膜的方法主要有溶液紡絲法、熱致相分離法。其中溶液紡絲法是意大利科學院膜技術中心EnricoDrioli教授課題組對聚醚醚酮膜材料及其應用進行了十多年的追蹤研究，以分子主鏈含有酚酞基的改性聚醚醚酮(PEEKWC)作為制膜材料，采用溶液相轉化技術，制備了PEEKWC中空纖維膜、平板膜，全面系統地研究了成型過程中的溶液相轉化機理、膜結構的演變及控制、膜結構與性能的關系，并探討了PEEKWC膜在氣體分離(O₂/N₂、CO₂/CH₄、H₂/N₂、H₂/CH₄)、膜接觸器(水溶液中萃取Cr(VI))等方面的應用。但是PEEKWC原料制備困難，且易溶于普通有機溶劑，導致膜的化學穩定性及抗污染性較差。熱致相分離法是通過改變體系溫度誘導體系發生相分離，然后通過萃取等方式脫除稀釋劑，得到具備微孔結構的聚合物材料。該方法無需對聚醚醚酮改性，保留了聚醚醚酮的優良性能，是制備聚醚醚酮中空纖維膜的較理想的方法。

美國專利US4957817公開了一種聚醚醚酮平板膜及中空纖維膜的制備方法，將聚醚醚酮與二苯砜在高溫下形成均相溶液，以N-甲基吡咯烷酮為凝固浴采用濕法成型技術制備了聚醚醚酮中空纖維膜。該方法的優點是保留了聚醚醚酮的優異性能，成功制備了聚醚醚酮中空纖維膜；缺點是溶液體系的粘度很低，成膜難度很大，且制備方法復雜，生產速度慢。

美國專利US5997741公開了一種聚醚醚酮中空纖膜的制備方法，將聚醚醚酮溶于甲烷磺酸或三氟甲烷磺酸制備聚醚醚酮中空纖維膜。該方法較上一專利報道的技術方案體系的濃度雖有所改善，成膜難度降低，但所用的酸價格昂貴、腐蝕性強、毒性大對環境污染嚴重等問題。

上述技術方案存在的問題在于：采用高沸點溶劑時，在高溫下體系的粘度較低，成膜困難，且制備方法復雜，生產速度慢；采用強酸時，酸的價格昂貴、毒性大對環境污染嚴重。

中國專利CN105289319A公開了一種聚合物中空纖維膜的制備方法。將聚合物、添加劑和溶劑混合，在100-150℃下溶解。將原液與芯液濕法紡絲，再在水蒸氣浴中拉伸清洗得到中空纖維膜。采用將初生纖維在水蒸氣浴中進行拉伸，利用熱致相分離原理在拉伸過程中產生孔洞，該方法產生的孔洞較大，一般為毫米級，且其生產速度僅1-10厘米/分鐘，生產速度過慢，不利于產業推廣。