一种聚四氟乙烯中空纤维膜及其制备方法与流程

1.本发明涉及膜制备技术领域，具体地讲，涉及一种聚四氟乙烯中空纤维膜及其制备方法。


背景技术：

2.聚四氟乙烯中空纤维膜是一种高性能微滤膜材料，广泛应用于水处理、生物医药、食品等领域。在水处理中应用聚四氟乙烯中空纤维膜可以实现以下过程：液体分离：聚四氟乙烯中空纤维膜可以用于分离水中的杂质、颗粒、微生物和有机物等。浓缩液体：聚四氟乙烯中空纤维膜可以用于将水中的溶液浓缩，提高溶液浓度。脱盐处理：聚四氟乙烯中空纤维膜可以用于海水淡化和脱盐处理，去除水中的盐分和其他杂质。反渗透：聚四氟乙烯中空纤维膜可以用于逆渗透过程，将高浓度的液体(如腐蚀性液体)处理为低浓度液体。膜生物反应器：聚四氟乙烯中空纤维膜可以用于构建膜生物反应器，用于废水处理和工业生产中的废水处理。总之，聚四氟乙烯中空纤维膜在水处理中有着广泛的应用前景，能够提高水的质量，降低生产成本，促进可持续发展。
3.聚四氟乙烯是一种非常惰性的材料，在大部分化学介质中都具有极好的耐腐蚀性和化学稳定性，但它也因此难以与其他物质形成结合，这会影响膜材料的加工、成型和稳定性。
4.因此，需要在其制备过程中添加碳纳米管或二氧化硅等添加剂，以提高其耐用性。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种聚四氟乙烯中空纤维膜及其制备方法，提高聚四氟乙烯中空纤维膜耐用性。
6.本发明采用如下技术方案实现发明目的：
7.一种聚四氟乙烯中空纤维膜及其制备方法，其特征在于：其原料包括聚四氟乙烯颗粒、溶剂、支撑体材料及添加剂；
8.所述溶剂包括但不限于二甲基亚砜或四氢呋喃；
9.所述支撑体材料包括但不限于聚丙烯或聚酰胺；
10.所述添加剂包括但不限于碳纳米管或二氧化硅。
11.一种聚四氟乙烯中空纤维膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
12.s1：称取一定质量的所述四氟乙烯颗粒进行球磨，使其粒径均匀；
13.s2：将称取一定质量所述添加剂与所述四氟乙烯颗粒与一定体积的所述溶剂进行混合、加热搅拌，得到混合物浆料；
14.s3：在混合物浆料中加入适量的所述支撑体材料，使其形成均匀悬浮液；
15.s4：将悬浮液从小孔模具中均匀地挤出，形成中空纤维膜的初始结构；
16.s5：中空纤维膜成型后，利用旋风干燥器或真空烘箱等设备对中空纤维膜进行干燥。
17.作为本技术方案的进一步限定，在聚四氟乙烯中空纤维膜干燥前或干燥后，可以对聚四氟乙烯中空纤维膜进行交联或烧结等处理，以提高膜材料的力学强度和耐久性。
18.作为本技术方案的进一步限定，所述步骤s2中可以采用机械搅拌或超声波震荡等方法进行混合，使用机械搅拌时，搅拌速度在600～900转/分钟。
19.作为本技术方案的进一步限定，所述步骤s2中加热温度在40～60
°
之间。
20.作为本技术方案的进一步限定，所述步骤s2中，所述四氟乙烯颗粒与所述添加剂质量比为90:10～98:2。
21.作为本技术方案的进一步限定，所述步骤s2中，所述四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜的比为1g：1
±
0.2ml。
22.作为本技术方案的进一步限定，所述步骤s2中，所述四氟乙烯颗粒与四氢呋喃质量比为1:1.5
±
0.5。
23.作为本技术方案的进一步限定，所述步骤s3中：所述四氟乙烯颗粒与所述支撑体材料质量比为70:30～95:5。
24.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
25.聚四氟乙烯中空纤维膜为亲水超滤结构，微孔均匀、孔径较小，能够有效截留颗粒物、胶体和大分子有机物，防止其对本体疏水层的污染和润湿穿透。此复合膜在应用过程中耐压力冲击和水质冲击风险能力高。通过添加碳纳米管或二氧化硅等，提高其耐用性，延长聚四氟乙烯中空纤维膜的使用寿命。同时，本发明制备方法简便、高效、经济、环保，制得的复合膜稳定性好。
附图说明
26.图1为本发明的制备流程图。
具体实施方式
27.下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
28.本发明其原料包括聚四氟乙烯颗粒、溶剂、支撑体材料及添加剂；
29.所述溶剂包括但不限于二甲基亚砜或四氢呋喃；
30.所述支撑体材料包括但不限于聚丙烯或聚酰胺；
31.所述添加剂包括但不限于碳纳米管或二氧化硅。
32.一种聚四氟乙烯中空纤维膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
33.s1：称取一定质量的所述四氟乙烯颗粒进行球磨，使其粒径均匀；
34.s2：将称取一定质量所述添加剂与所述四氟乙烯颗粒与一定体积的所述溶剂进行混合、加热搅拌，得到混合物浆料；
35.s3：在混合物浆料中加入适量的所述支撑体材料，使其形成均匀悬浮液；
36.s4：将悬浮液从小孔模具中均匀地挤出，形成中空纤维膜的初始结构；
37.s5：中空纤维膜成型后，利用旋风干燥器或真空烘箱等设备对中空纤维膜进行干燥。
38.在聚四氟乙烯中空纤维膜干燥前或干燥后，可以对聚四氟乙烯中空纤维膜进行交
联或烧结等处理，以提高膜材料的力学强度和耐久性。
39.所述步骤s2中可以采用机械搅拌或超声波震荡等方法进行混合，使用机械搅拌时，搅拌速度在600～900转/分钟。可以有效地保持混合液的均匀性和稳定性。过低的搅拌速度可能导致混合不均匀，过高的搅拌速度可能会使混合液变得过于剧烈，增加混合过程中的泡沫产生量。
40.所述步骤s2中加热温度在40～60
°
之间。可以促进聚四氟乙烯的分散和溶解，使混合液更加均匀。过高的加热温度可能会导致聚四氟乙烯的分解和降解，影响混合液的质量。
41.所述步骤s2中，所述四氟乙烯颗粒与所述添加剂质量比为90:10～98:2。
42.采用碳纳米管时质量比为90:10～98:2。
43.采用二氧化硅质量比为90:10～95:5。
44.所述步骤s2中，所述四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜的比为1g：1
±
0.2ml。
45.所述步骤s2中，所述四氟乙烯颗粒与四氢呋喃质量比为1:1.5
±
0.5。
46.所述步骤s3中：所述四氟乙烯颗粒与所述支撑体材料质量比为70:30～95:5。
47.采用聚丙烯时质量比为70:30～95:5。
48.采用聚酰胺时质量比为80:20～90:10。
49.实施例一：溶剂采用二甲基亚砜，支撑体材料选用聚丙烯，添加剂采用碳纳米管，四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜的比为1g：1ml，聚丙烯时质量比为85:15，碳纳米管质量比为95:5。
50.s1：四氟乙烯颗粒进行球磨，使其粒径均匀；
51.s2：将碳纳米管与四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜进行混合、加热搅拌，得到混合物浆料，搅拌速度在700转/分钟，加热温度45
°
；
52.s3：在混合物浆料中加入适量的聚丙烯，使其形成均匀悬浮液；
53.s4：将悬浮液从小孔模具中均匀地挤出，形成中空纤维膜的初始结构；
54.s5：中空纤维膜成型后，利用旋风干燥器或真空烘箱等设备对中空纤维膜进行干燥。
55.实施例二：溶剂采用二甲基亚砜，支撑体材料选用聚丙烯，添加剂采用二氧化硅，四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜的比为1g：1ml，聚丙烯时质量比为85:15，二氧化硅质量比为97:3；
56.s1：四氟乙烯颗粒进行球磨，使其粒径均匀；
57.s2：将二氧化硅与四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜进行混合、加热搅拌，得到混合物浆料，搅拌速度在750转/分钟，加热温度55
°
；
58.s3：在混合物浆料中加入适量的聚丙烯，使其形成均匀悬浮液；
59.s4：将悬浮液从小孔模具中均匀地挤出，形成中空纤维膜的初始结构；
60.s5：中空纤维膜成型后，利用旋风干燥器或真空烘箱等设备对中空纤维膜进行干燥。
61.实施例三：溶剂采用二甲基亚砜，支撑体材料选用聚酰胺，添加剂采用二氧化硅，四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜的比为1g：1ml，聚酰胺时质量比为85:15，二氧化硅质量比为96:4；
62.s1：四氟乙烯颗粒进行球磨，使其粒径均匀；
63.s2：将二氧化硅与四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜进行混合、加热搅拌，得到混合物浆料，搅拌速度在750转/分钟，加热温度60
°
；
64.s3：在混合物浆料中加入适量的聚酰胺，使其形成均匀悬浮液；
65.s4：将悬浮液从小孔模具中均匀地挤出，形成中空纤维膜的初始结构；
66.s5：中空纤维膜成型后，利用旋风干燥器或真空烘箱等设备对中空纤维膜进行干燥。
67.实施例四：溶剂采用二甲基亚砜，支撑体材料选用聚酰胺，添加剂采用碳纳米管，四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜的比为1g：1ml，聚酰胺时质量比为90:10，碳纳米管质量比为97:3；
68.s1：四氟乙烯颗粒进行球磨，使其粒径均匀；
69.s2：将碳纳米管与四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜进行混合、加热搅拌，得到混合物浆料，搅拌速度在600转/分钟，加热温度55
°
；
70.s3：在混合物浆料中加入适量的聚酰胺，使其形成均匀悬浮液；
71.s4：将悬浮液从小孔模具中均匀地挤出，形成中空纤维膜的初始结构；
72.s5：中空纤维膜成型后，利用旋风干燥器或真空烘箱等设备对中空纤维膜进行干燥。
73.实施例五：溶剂采用四氢呋喃，支撑体材料选用聚丙烯，添加剂采用碳纳米管，四氟乙烯颗粒与四氢呋喃的比为1：1，聚丙烯时质量比为85:15，碳纳米管质量比为95:5。
74.s1：四氟乙烯颗粒进行球磨，使其粒径均匀；
75.s2：将碳纳米管与四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜进行混合、加热搅拌，得到混合物浆料，搅拌速度在700转/分钟，加热温度45
°
；
76.s3：在混合物浆料中加入适量的聚丙烯，使其形成均匀悬浮液；
77.s4：将悬浮液从小孔模具中均匀地挤出，形成中空纤维膜的初始结构；
78.s5：中空纤维膜成型后，利用旋风干燥器或真空烘箱等设备对中空纤维膜进行干燥。
79.实施例六：溶剂采用四氢呋喃，支撑体材料选用聚丙烯，添加剂采用二氧化硅，四氟乙烯颗粒与四氢呋喃的比为1：1.5，聚丙烯时质量比为85:15，二氧化硅质量比为97:3；
80.s1：四氟乙烯颗粒进行球磨，使其粒径均匀；
81.s2：将二氧化硅与四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜进行混合、加热搅拌，得到混合物浆料，搅拌速度在750转/分钟，加热温度55
°
；
82.s3：在混合物浆料中加入适量的聚丙烯，使其形成均匀悬浮液；
83.s4：将悬浮液从小孔模具中均匀地挤出，形成中空纤维膜的初始结构；
84.s5：中空纤维膜成型后，利用旋风干燥器或真空烘箱等设备对中空纤维膜进行干燥。
85.实施例七：溶剂采用四氢呋喃，支撑体材料选用聚酰胺，添加剂采用二氧化硅，四氟乙烯颗粒与四氢呋喃的比为1：2，聚酰胺时质量比为85:15，二氧化硅质量比为96:4；
86.s1：四氟乙烯颗粒进行球磨，使其粒径均匀；
87.s2：将二氧化硅与四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜进行混合、加热搅拌，得到混合物浆料，搅拌速度在750转/分钟，加热温度60
°
；
88.s3：在混合物浆料中加入适量的聚酰胺，使其形成均匀悬浮液；
89.s4：将悬浮液从小孔模具中均匀地挤出，形成中空纤维膜的初始结构；
90.s5：中空纤维膜成型后，利用旋风干燥器或真空烘箱等设备对中空纤维膜进行干燥。
91.实施例八：溶剂采用四氢呋喃，支撑体材料选用聚酰胺，添加剂采用碳纳米管，四氟乙烯颗粒与四氢呋喃的比为1:1.5，聚酰胺时质量比为90:10，碳纳米管质量比为97:3；
92.s1：四氟乙烯颗粒进行球磨，使其粒径均匀；
93.s2：将碳纳米管与四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜进行混合、加热搅拌，得到混合物浆料，搅拌速度在600转/分钟，加热温度55
°
；
94.s3：在混合物浆料中加入适量的聚酰胺，使其形成均匀悬浮液；
95.s4：将悬浮液从小孔模具中均匀地挤出，形成中空纤维膜的初始结构；
96.s5：中空纤维膜成型后，利用旋风干燥器或真空烘箱等设备对中空纤维膜进行干燥。
97.与单纯的依靠四氟乙烯颗粒、溶剂、支撑体材料组成的聚四氟乙烯中空纤维膜，或者在聚四氟乙烯中空纤维膜表面涂覆烷基二酰胺或银离子，本发明其耐磨及耐压性能有所提高，优先溶剂采用二甲基亚砜，支撑体材料选用聚丙烯，添加剂采用碳纳米管，四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜的比为1g：1ml，聚丙烯时质量比为85:15，碳纳米管质量比为95:5。
98.以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种聚四氟乙烯中空纤维膜，其特征在于：其原料包括聚四氟乙烯颗粒、溶剂、支撑体材料及添加剂；所述溶剂包括但不限于二甲基亚砜或四氢呋喃；所述支撑体材料包括但不限于聚丙烯或聚酰胺；所述添加剂包括但不限于碳纳米管或二氧化硅。2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：称取一定质量的所述四氟乙烯颗粒进行球磨，使其粒径均匀；s2：将称取一定质量所述添加剂与所述四氟乙烯颗粒与一定体积的所述溶剂进行混合、加热搅拌，得到混合物浆料；s3：在混合物浆料中加入适量的所述支撑体材料，使其形成均匀悬浮液；s4：将悬浮液从小孔模具中均匀地挤出，形成中空纤维膜的初始结构；s5：中空纤维膜成型后，利用旋风干燥器或真空烘箱等设备对中空纤维膜进行干燥。3.根据权利要求2所述的聚四氟乙烯中空纤维膜制备方法，其特征在于：在聚四氟乙烯中空纤维膜干燥前或干燥后，可以对聚四氟乙烯中空纤维膜进行交联或烧结等处理，以提高膜材料的力学强度和耐久性。4.根据权利要求2所述的聚四氟乙烯中空纤维膜制备方法，其特征在于：所述步骤s2中可以采用机械搅拌或超声波震荡等方法进行混合，使用机械搅拌时，搅拌速度在600～900转/分钟。5.根据权利要求2所述的聚四氟乙烯中空纤维膜制备方法，其特征在于：所述步骤s2中加热温度在40～60
°
之间。6.根据权利要求2所述的聚四氟乙烯中空纤维膜制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述四氟乙烯颗粒与所述添加剂质量比为90:10～98:2。7.根据权利要求2所述的聚四氟乙烯中空纤维膜制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述四氟乙烯颗粒与二甲基亚砜的比为1g：1
±
0.2ml。8.根据权利要求2所述的聚四氟乙烯中空纤维膜制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述四氟乙烯颗粒与四氢呋喃质量比为1:1.5
±
0.5。9.根据权利要求4所述的聚四氟乙烯中空纤维膜制备方法，其特征在于：所述步骤s3中：所述四氟乙烯颗粒与所述支撑体材料质量比为70:30～95:5。

技术总结
本发明公开一种聚四氟乙烯中空纤维膜及其制备方法，其特征在于：其原料包括聚四氟乙烯颗粒、溶剂、支撑体材料及添加剂；所述溶剂包括但不限于二甲基亚砜或四氢呋喃；所述支撑体材料包括但不限于聚丙烯或聚酰胺；所述添加剂包括但不限于碳纳米管或二氧化硅。本发明涉及膜制备技术领域，具体地讲，涉及一种聚四氟乙烯中空纤维膜及其制备方法。本发明要解决的技术问题是提供一种聚四氟乙烯中空纤维膜及其制备方法，提高聚四氟乙烯中空纤维膜耐用性。提高聚四氟乙烯中空纤维膜耐用性。提高聚四氟乙烯中空纤维膜耐用性。


技术研发人员：孙谦 杨成 尚东滨 孙楚国 罗智超 张耿威 王振 赖钊安 汪佳欢 何子明
受保护的技术使用者：纯水一号环保科技（湖北）有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/8/9