[發明專利]具有高剝離強度的PTFE中空纖維復合膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010037318.2
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111111471A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 黃賦;沈紅梅;包進鋒;董文龍;徐山田;馮姝姝
• 申請（專利權）人: 浙江開創環保科技股份有限公司
• 主分類號: B01D71/36
• 分類號: B01D71/36;B01D69/12;B01D69/08;B01D67/00
• 代理公司: 浙江哲鼎律師事務所 33318
• 代理人: 呂瑞瓊

本發明屬于膜分離技術領域，具體涉及并公開了一種具有高剝離強度的PTFE中空纖維復合膜，從外到內包括PTFE分離層、支撐管，分離層螺旋繞包在支撐管外表面，分離層、支撐管之間還具有起粘合作用的低熔程含氟聚合物層，含氟聚合物層滲入支撐管和分離層內將二者高強度粘合。本發明還公開了上述膜的制備方法，包括如下步驟：1）噴涂；2）預燒；3）繞包及定型。本發明的具有高剝離強度的PTFE中空纖維復合膜及其制備方法，極大地提高了聚四氟乙烯分離層與異質支撐管之間的剝離強度，防止分離層在復雜工況下長期運行或承受反洗高壓時從支撐管上剝落，從而延長膜組件使用壽命，也擴大了支撐材料的選擇范圍，大大降低了生產成本。

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，具體涉及一種具有高剝離強度的PTFE中空纖維復合膜及其制備方法。

背景技術

中空纖維膜具有較高的裝填密度，在各種形態的膜材料中應用最為廣泛，其材質主要包括聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚砜（PSF）、聚醚砜（PES）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯腈（PAN）等。但是這些材質的中空纖維膜抗污染性能一般，而且在某些強酸、強堿或強氧化等極端工況下無法使用。聚四氟乙烯（PTFE）樹脂具有優異的物理化學性質，可用于極端惡劣環境，被認為是一種具有極大潛力的制膜材料。然而也正是由于其穩定的物理化學性質，不溶不熔，導致其加工成型困難。目前一般采用先糊料擠出后拉伸方法制備聚四氟乙烯中空纖維膜，由于是單向拉伸工藝，孔徑較大且難以控制，不能滿足高精度分離和過濾的要求。

為了克服單向拉伸工藝的缺陷，研究者開發了復合型的聚四氟乙烯中空纖維膜。最初是將雙向拉伸聚四氟乙烯薄膜繞包在聚四氟乙烯支撐管上，然后再高溫熱處理，由于分離層的縱、橫向收縮均大于支撐管的徑向收縮，從而將分離層抱緊在支撐管上。但是聚四氟乙烯支撐管的耐壓性較低，而且大量使用聚四氟乙烯材料，導致成本高昂。

專利CN201410119738.X公開了一種聚四氟乙烯非均相中空纖維膜的制備方法，將膨體聚四氟乙烯繞包在有機套管上，然后高溫燒結（300~400 ℃）得到聚四氟乙烯非均相中空纖維膜。該方法克服了聚四氟乙烯支撐管耐壓性較低的問題，擴大了支撐材料的選擇范圍，使得降低成本成為可能。但是僅靠高溫燒結難以使聚四氟乙烯分離層與異質支撐管牢固結合，在復雜工況下長期運行或承受反洗高壓時，分離層極易從支撐管上剝落，導致膜組件使用壽命大打折扣。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種分離層與支撐層牢固結合，即便在復雜工況下長期運行或承受反洗高壓時也不易剝落，從而延長膜組件使用壽命的具有高剝離強度的PTFE中空纖維復合膜及其制備方法。

為實現上述發明目的，本發明采用如下的技術方案：

具有高剝離強度的PTFE中空纖維復合膜，從外到內包括PTFE分離層、支撐管，分離層螺旋繞包在支撐管外表面，分離層、支撐管之間還具有起粘合作用的低熔程含氟聚合物層，所述含氟聚合物層滲入支撐管和分離層內將二者高強度粘合。

聚四氟乙烯材料（PTFE）是一種較難粘結的材料，其表面能低，結晶度大，作為非極性高分子與其他材料只能形成較弱的色散力，因而粘附性能較差。制備復合型聚四氟乙烯中空纖維膜時一般采用高溫燒結的方法，在PTFE熔融溫度附近使其結晶形態發生變化，導致繞包界面處的分子鏈發生纏結，實現牢固粘結。但該方法對于支撐管非PTFE的情況效果不佳。

采用低熔程含氟聚合物層加強PTFE分離層與異質支撐管間粘結性能，含氟聚合物表面能與PTFE相近，而熔程較PTFE低，可以在PTFE熔融溫度以下熔融粘結，而不顯著影響PTFE分離層結構。

作為優選，所述含氟聚合物層中的含氟聚合物滲入支撐管深度為支撐管厚度的10%以上至100%，滲入分離層深度為分離層厚度的10%以上至100%。含氟聚合物滲入過少，剝離強度將達不到要求。

作為優選，所述的含氟聚合物熔點低于聚四氟乙烯。