改性聚四氟乙烯中空纤维膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种改性聚四氟乙烯中空纤维膜及其制备方法和应用，涉及中空纤维膜技术领域。该制备方法通过将聚四氟乙烯树脂、纳米二氧化硅、纳米亲水复合材料和助挤剂混合得到的聚四氟乙烯物料，依次经过压坯与挤出处理、拉伸和烧结热定型处理、孔径修饰剂处理以及亲水稳定剂处理，得到改性聚四氟乙烯中空纤维膜，其中，纳米二氧化硅表面含有大量硅羟基，纳米亲水复合材料在二氧化硅表面发生接枝反应，并配合孔径修饰剂处理和亲水稳定剂处理，可以有效提高聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径的均匀性和稳定性，聚四氟乙烯中空纤维膜孔径均匀控制在0.03‑2.5μm之间，孔隙率可达到77％以上。本发明专利技术还提供了一种改性聚四氟乙烯中空纤维膜。

【技术实现步骤摘要】
改性聚四氟乙烯中空纤维膜及其制备方法和应用
本专利技术属于中空纤维膜
，具体涉及一种改性聚四氟乙烯中空纤维膜及其制备方法和应用。
技术介绍
聚四氟乙烯是一种对酸、碱、有机溶剂以及高温环境等具有良好耐受性的膜材料，采用该材料制成的聚四氟乙烯中空纤维膜具有膜丝强度高、化学稳定性好，耐强酸强碱腐蚀、耐高温和孔隙率高等优势，在膜蒸馏、酸碱性分水处理、膜生物反应器等水处理领域具有良好的应用前景。由于聚四氟乙烯是一种疏水性很强的膜材料，因此现有技术中制备的聚四氟乙烯中空纤维膜在作为微滤膜使用前需表面活化，活化方法包括钠萘处理、电子辐照和等离子体处理等方法。这些处理方法会影响聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径和孔隙率。有鉴于此，特提出本专利技术以解决上述技术问题中的至少一个。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种改性聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法，该制备方法可有效提高改性聚四氟乙烯中空纤维膜的孔径的均匀性和稳定性。本专利技术的第二目的在于提供一种改性聚四氟乙烯中空纤维膜，采用上述制备方法制备得到。本专利技术的第三目的在于提供上述改性聚四氟乙烯中空纤维膜的应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提供了一种改性聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法，包括以下步骤：提供纳米材料、低碳醇A、水合联氨溶液、聚醚多元醇溶液、偶联剂和十二烷基磺酸钠形成的纳米亲水复合材料；其中，所述纳米材料包括纳米碳酸钠、纳米碳酸钙、纳米钛酸锶或纳米二氧化钛中的任意一种或至少两种的组合；将聚四氟乙烯树脂、纳米二氧化硅、纳米亲水复合材料和助挤剂混合得到的聚四氟乙烯物料，依次经过压坯与挤出处理、拉伸和烧结热定型处理、孔径修饰剂处理以及亲水稳定剂处理，得到改性聚四氟乙烯中空纤维膜。进一步地，在本专利技术上述技术方案的基础之上，所述纳米材料、低碳醇A、水合联氨溶液、聚醚多元醇溶液、偶联剂和十二烷基磺酸钠的质量比为(0.5-4)：(1-10)：(0.3-1.8)：(0.01-2.0)：(0.001-0.02)：(0.001-0.02)，优选为(2-4)：(3-8)：(0.8-1.5)：(0.2-1)：(0.009-0.01)：(0.009-0.01)。进一步地，在本专利技术上述技术方案的基础之上，所述纳米亲水复合材料的制备方法包括以下步骤：将纳米材料、低碳醇A、水合联氨溶液、聚醚多元醇溶液、偶联剂和十二烷基磺酸钠于保护性气氛下混合并加热，然后分离和干燥，得到纳米亲水复合材料；优选地，所述保护性气氛包括氮气、氦气、氩气、氖气或氪气中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述加热的温度为30-60℃；优选地，所述干燥为真空干燥；优选地，所述低碳醇A包括C1-C4的醇类，优选包括甲醇、乙醇、丙醇或丁醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述水合联氨溶液中水合联氨的质量分数为70-80％；优选地，所述聚醚多元醇溶液中聚醚多元醇的质量分数为90-95％；优选地，所述聚醚多元醇溶液中的聚醚多元醇包括PPG-2000和/或PPG-3000；优选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂；优选地，所述硅烷偶联剂包括牌号为KH550的硅烷偶联剂和/或牌号为KH792的硅烷偶联剂；优选地，所述钛酸酯偶联剂包括牌号为CT-114的钛酸酯偶联剂和/或牌号为KR-TTS的钛酸酯偶联剂。进一步地，在本专利技术上述技术方案的基础之上，所述聚四氟乙烯树脂、纳米二氧化硅、纳米亲水复合材料和助挤剂的质量比为(10-20)：(1-4)：(2-6)：(0.05-0.50)。优选地，所述聚四氟乙烯树脂的数均分子量为200-1000万；优选地，所述聚四氟乙烯树脂包括牌号为日本大金公司F106的聚四氟乙烯树脂和/或牌号为日本旭硝子公司CD123的聚四氟乙烯树脂；优选地，所述纳米二氧化硅的平均粒径为10-30nm；优选地，所述助挤剂包括液态石蜡、石油醚或煤油中的任意一种或至少两种的组合。进一步地，在本专利技术上述技术方案的基础之上，所述压坯与挤出处理包括以下步骤：将聚四氟乙烯物料压制成毛坯，将毛坯挤出形成聚四氟乙烯中空管；优选地，将毛坯于60-120℃下挤出；优选地，挤出速度为100-300cm/min。进一步地，在本专利技术上述技术方案的基础之上，所述拉伸和烧结热定型处理包括以下步骤：将聚四氟乙烯中空管进行一次拉伸和一次烧结热定型后，再进行二次拉伸和二次烧结热定型，得到聚四氟乙烯中空纤维膜；优选地，所述一次拉伸的温度为200-280℃，所述一次拉伸的倍数为0.5-4倍；优选地，所述一次烧结热定型的温度为320-360℃，所述一次烧结热定型的时间为10-40s；优选地，所述二次拉伸的温度为320-360℃，所述二次拉伸的倍数为3-8倍；优选地，所述二次烧结热定型的温度为380-400℃，所述二次烧结热定型的时间为10-40s。进一步地，在本专利技术上述技术方案的基础之上，所述孔径修饰剂处理包括以下步骤：将聚四氟乙烯中空纤维膜浸渍于孔径修饰剂中，然后干燥，得到修饰后的聚四氟乙烯中空纤维膜；优选地，所述孔径修饰剂包括聚全氟乙丙烯、水和乙醇，聚全氟乙丙烯、水和乙醇的质量比为(10-30)：(60-80)：(10-20)；优选地，浸渍的时间为10-60s；优选地，干燥的温度为250-270℃，干燥的时间为50-80s。进一步地，在本专利技术上述技术方案的基础之上，所述亲水稳定剂处理包括以下步骤：提供亲水稳定剂和低碳醇B形成的混合溶液；将修饰后的聚四氟乙烯中空纤维膜浸渍于混合溶液中，然后干燥，得到改性聚四氟乙烯中空纤维膜；优选地，所述亲水稳定剂包括牌号为河北中创蓝星LANXU-60MPTFE的亲水稳定剂；优选地，所述低碳醇B包括C1-C4的醇类，优选包括甲醇、乙醇、丙醇或丁醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，混合溶液中亲水稳定剂和低碳醇B的体积比为(30-60)：(30-60)；优选地，浸渍的温度为30-60℃，浸渍的时间为1.5-3h；优选地，干燥的温度为30-60℃，干燥的时间为15-28h。本专利技术还提供了一种改性聚四氟乙烯中空纤维膜，采用上述改性聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法制得。本专利技术还提供了上述改性聚四氟乙烯中空纤维膜在水处理领域中的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术提供了一种改性聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法，通过将聚四氟乙烯树脂、纳米二氧化硅、纳米亲水复合材料和助挤剂混合得到的聚四氟乙烯物料，依次经过压坯与挤出处理、拉伸和烧结热定型处理、孔径修饰剂处理以及亲水稳定剂处理，得到改性聚四氟乙烯中空纤维膜，其中，纳米二氧化硅表面含有大量硅羟基，纳米亲水复合材料在二氧化硅表面发生接枝反应，并配合孔径修饰剂处理和亲水稳定剂处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n提供纳米材料、低碳醇A、水合联氨溶液、聚醚多元醇溶液、偶联剂和十二烷基磺酸钠形成的纳米亲水复合材料；其中，所述纳米材料包括纳米碳酸钠、纳米碳酸钙、纳米钛酸锶或纳米二氧化钛中的任意一种或至少两种的组合；/n将聚四氟乙烯树脂、纳米二氧化硅、纳米亲水复合材料和助挤剂混合得到的聚四氟乙烯物料，依次经过压坯与挤出处理、拉伸和烧结热定型处理、孔径修饰剂处理以及亲水稳定剂处理，得到改性聚四氟乙烯中空纤维膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供纳米材料、低碳醇A、水合联氨溶液、聚醚多元醇溶液、偶联剂和十二烷基磺酸钠形成的纳米亲水复合材料；其中，所述纳米材料包括纳米碳酸钠、纳米碳酸钙、纳米钛酸锶或纳米二氧化钛中的任意一种或至少两种的组合；
将聚四氟乙烯树脂、纳米二氧化硅、纳米亲水复合材料和助挤剂混合得到的聚四氟乙烯物料，依次经过压坯与挤出处理、拉伸和烧结热定型处理、孔径修饰剂处理以及亲水稳定剂处理，得到改性聚四氟乙烯中空纤维膜。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米材料、低碳醇A、水合联氨溶液、聚醚多元醇溶液、偶联剂和十二烷基磺酸钠的质量比为(0.5-4)：(1-10)：(0.3-1.8)：(0.01-2.0)：(0.001-0.02)：(0.001-0.02)，优选为(2-4)：(3-8)：(0.8-1.5)：(0.2-1)：(0.009-0.01)：(0.009-0.01)。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述纳米亲水复合材料的制备方法包括以下步骤：
将纳米材料、低碳醇A、水合联氨溶液、聚醚多元醇溶液、偶联剂和十二烷基磺酸钠于保护性气氛下混合并加热，然后分离和干燥，得到纳米亲水复合材料；
优选地，所述保护性气氛包括氮气、氦气、氩气、氖气或氪气中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述加热的温度为30-60℃；
优选地，所述干燥为真空干燥；
优选地，所述低碳醇A包括C1-C4的醇类，优选包括甲醇、乙醇、丙醇或丁醇中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述水合联氨溶液中水合联氨的质量分数为70-80％；
优选地，所述聚醚多元醇溶液中聚醚多元醇的质量分数为90-95％；
优选地，所述聚醚多元醇溶液中的聚醚多元醇包括PPG-2000和/或PPG-3000；
优选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂；
优选地，所述硅烷偶联剂包括牌号为KH550的硅烷偶联剂和/或牌号为KH792的硅烷偶联剂；
优选地，所述钛酸酯偶联剂包括牌号为CT-114的钛酸酯偶联剂和/或牌号为KR-TTS的钛酸酯偶联剂。


4.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯树脂、纳米二氧化硅、纳米亲水复合材料和助挤剂的质量比为(10-20)：(1-4)：(2-6)：(0.05-0.50)；
优选地，所述聚四氟乙烯树脂的数均分子量为200-1000万；
优选地，所述聚四氟乙烯树脂包括牌号为日本大金公司F106的聚四氟乙烯树脂和/或牌号为日本旭硝子公司CD123的聚四氟乙烯树脂；
优选地，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高同柱，
申请(专利权)人：颇尔河北环保设备有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13