一種包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜的制備方法。將分散型聚四氟乙烯樹脂、聚偏氟乙烯樹脂和液體潤滑劑混和，經(jīng)過擠出、拉伸、燒結(jié)等工藝制備聚四氟乙烯雜化中空管坯，管坯表面包纏微孔平板膜，然后燒結(jié)制得包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜。添加的聚偏氟乙烯樹脂既可增加雜化中空管坯硬度，防止包纏過程中因張力作用引起的管坯變形，又可作為包纏后的粘合劑，增強粘結(jié)強度。本發(fā)明與已有技術相比，具有工藝簡單易行的優(yōu)點。
【專利說明】一種包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜的制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種中空纖維膜和管式膜的制備方法，具體涉及一種包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜的制備方法。

【背景技術】
[0002]膜分離用膜組件形式主要包括板框式、中空纖維式、卷式和管式四種形式，所采用的膜材料形式分別為平板膜、中空纖維膜、卷式膜和管式膜。中空纖維膜占地小、不宜堵等特點，維護方便。
[0003]聚四氟乙烯微孔膜具有孔隙率高、孔徑可調(diào)、耐高低溫、耐腐蝕、耐微生物侵襲等特點，在膜分離領域具有十分重要的應用價值。聚四氟乙烯微孔膜主要包括平板膜和中空纖維膜，它是采用分散型聚四氟乙烯樹脂，該材料在剪切作用下可形成“原纖-結(jié)點”的微觀結(jié)構，原纖和結(jié)點可組成微孔。平板膜加工流程一般為原料和潤滑油混和、熟化、糊料擠出、壓延、脫脂、拉伸、燒結(jié)定型等主要工序制備，其中拉伸可采用單向或雙向拉伸。為加工孔隙率發(fā)達的聚四氟乙烯平板膜，大都采用雙向拉伸的方法，即先縱向后橫向的方法。采用雙向拉伸技術，孔徑可調(diào)控范圍大。聚四氟乙烯中空纖維膜加工流程一般為原料和潤滑油混和、熟化、糊料擠出、脫脂、拉伸、燒結(jié)定型等主要工序制備，因中空纖維膜內(nèi)外徑較小，很難進行橫向拉伸，一般僅為縱向拉伸，拉伸倍數(shù)越大，孔徑就越大，孔隙率越大(張華鵬，朱海霖，王峰，郭玉海，聚四氟乙烯中空纖維膜的制備，膜科學與技術，2013，1，17-21)。因此很難加工孔徑小、同時孔隙率大的中空纖維膜。
[0004]在此背景下，出現(xiàn)了多項以聚四氟乙烯平板膜為過濾層的中空纖維膜或管式膜包纏技術，支撐層可為聚四氟乙烯或其他材料。如，專利201110217618中采用滌綸(PET)纖維編織管作為支撐管，在PET纖維編織管上涂覆粘合劑；將聚四氟乙烯平板膜連續(xù)包纏在PET纖維編織管上，包纏時相鄰的平板膜部分重疊；最后烘干。通過選擇平板膜可精確控制聚四氟乙烯中空纖維膜的孔徑，有效提高聚四氟乙烯中空纖維膜的孔隙率，從而提升纖維膜的膜通量。專利200310124868.4中，通過在聚四氟乙烯中空纖維支撐層外繞包聚四氟乙烯平板膜，提高聚四氟乙烯中空纖維膜的抗堵塞性能。專利201210547439中將聚四氟乙烯未燒結(jié)或半燒結(jié)膜纏繞在支撐管上，然后燒結(jié)，獲得包纏式聚四氟乙烯超微濾管式膜。專利201120193277.2中將至少一層孔徑范圍0.02-0.5 μ m、厚度5-100 μ m的微孔聚四氟乙烯平板膜包纏在孔徑范圍為0.5-2 μ m的聚四氟乙烯中空纖維上，加工聚四氟乙烯中空纖維膜。專利200910225824.8中通過在聚四氟乙烯纖維、玻璃纖維、石棉纖維等編織物外繞包聚四氟乙烯膜制備聚四氟乙烯中空膜。
[0005]聚四氟乙烯中空纖維膜和管式膜大都用于廢水處理領域，應用方式一般采用內(nèi)壓或外壓，但無論采用何種方式，中空纖維膜和管式膜必須要承受一定的壓力。而包纏的方法雖然可精準控制孔徑，但包纏的平板膜之間搭接部分，以及平板膜和支撐材料直接的粘結(jié)必須要達到很高的強度。對于分散型聚四氟乙烯材料而言，通過控制燒結(jié)程度，并在一定的溫度和壓力下，可實現(xiàn)一定程度的自粘，如專利201110446377.6中通過燒結(jié)控制聚四氟乙烯材料中的潤滑油含量，在熱壓下實現(xiàn)材料的自粘。申請專利201310248985.5中通過在多孔支撐管上包纏聚四氟乙烯雜化膜，從而提高平板膜與多孔支撐管之間的粘結(jié)強度。
[0006]鑒于以上背景，為進一步提高多孔支撐管與平板膜之間的粘結(jié)強度，本發(fā)明提出了一種包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜的制備方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜的制備方法，該方法是將分散型聚四氟乙烯樹脂、聚偏氟乙烯樹脂和液體潤滑劑混和，經(jīng)過擠出、拉伸、燒結(jié)等工藝制備聚四氟乙烯雜化中空纖維膜，然后在表面包纏聚四氟乙烯平板膜，最后燒結(jié)而成。
[0008]具體的，本發(fā)明的一種包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜的制備方法，包括以下步驟:
(1)聚四氟乙烯雜化中空管坯:將分散型聚四氟乙烯樹脂、聚偏氟乙烯樹脂和液體潤滑劑按質(zhì)量比1:0.03-0.1:0.18-0.32均勻混和，在2(T40°C的溫度下靜置96?144小時，然后在4(T80°C的溫度下靜置1(Γ16小時，在4(T60°C下，在擠出機中擠出聚四氟乙烯中空雜化管，將所述聚四氟乙烯中空雜化管在18(T30(TC的烘箱中縱向拉伸2飛倍，最后在27(T350°C下燒結(jié)，時間為2(Γ40秒，獲得管壁孔徑為0.6^2微米，外徑為2.5^4毫米，內(nèi)徑為1.5^2.8毫米的聚四氟乙烯雜化中空管坯；
(2)包纏:將所述聚四氟乙烯雜化中空管坯上螺旋包纏1-10層微孔型平板膜，獲得包纏聚四氟乙烯雜化中空管坯；
(3 )燒結(jié):將所述包纏聚四氟乙烯雜化中空管坯在270-350 0C下燒結(jié)，時間30-80秒，制備管壁孔徑為0.03^1微米的包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜。
[0009]所述的分散型聚四氟乙烯樹脂的結(jié)晶度為98、9.9%、分子量為200萬?1000萬。采用市售產(chǎn)品，如巨化集團的JBP-118、日本大金公司F201。
[0010]所述的聚偏氟乙烯樹脂，熔點為160°C左右。采用市售產(chǎn)品，如上海三愛富新材料股份有限公司的FR902、FR921。
[0011]所述的液體潤滑劑為液體石蠟、石油醚或煤油。
[0012]所述的微孔型平板膜為聚四氟乙烯平板膜(如按專利200910311264.8加工)、聚四氟乙烯雜化膜(如按申請專利201310248985.5加工)。
[0013]本發(fā)明與已有技術相比，本發(fā)明的一種包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜的制備方法，具有的有益效果是:
(I)本發(fā)明在制備聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜中添加聚偏氟乙烯樹脂，其熔點為160°c左右，在250-340°C的溫度下燒結(jié)可熔融，凝固之后可極大地增加聚四氟乙烯雜化中空管坯的硬度，利于包纏加工。
[0014](2)本發(fā)明在包纏后燒結(jié)的過程中，因為平板膜中含有聚偏氟乙烯樹脂，在260-340°C燒結(jié)下會重新熔融，可作為包纏的平板膜之間的粘結(jié)劑，大大增強粘結(jié)強度。

【具體實施方式】
[0015]實施例一: (1)聚四氟乙烯雜化中空管坯:將日本大金公司的F201分散型聚四氟乙烯樹脂、上海三愛富新材料股份有限公司的FR902聚偏氟乙烯樹脂和液體石蠟按質(zhì)量比1:0.03:0.18均勻混和，在20°C的溫度下靜置96小時，然后在40°C的溫度下靜置10小時，在40°C下，在擠出機中擠出聚四氟乙烯中空雜化管，將所述聚四氟乙烯中空雜化管在180°C的烘箱中縱向拉伸2倍，最后在270°C下燒結(jié)，時間為20秒，獲得管壁孔徑為0.6微米，外徑為2.5毫米，內(nèi)徑為1.5毫米的聚四氟乙烯雜化中空管坯；
(2)包纏:將所述聚四氟乙烯雜化中空管坯上螺旋包纏I層微孔型平板膜，獲得包纏聚四氟乙烯雜化中空管坯；
(3)燒結(jié):將所述包纏聚四氟乙烯雜化中空管坯在270°C下燒結(jié)，時間為30秒，制備管壁孔徑為0.03微米的包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜。
[0016]實施例二:
(1)聚四氟乙烯雜化中空管坯:將巨化集團的JBP-118分散型聚四氟乙烯樹脂、上海三愛富新材料股份有限公司的FR921聚偏氟乙烯樹脂和石油醚按質(zhì)量比1: 0.1: 0.32均勻混和，在40°C的溫度下靜置144小時，然后在80°C的溫度下靜置16小時，在60°C下，在擠出機中擠出聚四氟乙烯中空雜化管，將所述聚四氟乙烯中空雜化管在300°C的烘箱中縱向拉伸6倍，最后在350°C下燒結(jié)，時間為40秒，獲得管壁孔徑為2微米，外徑為4毫米，內(nèi)徑為
2.8毫米的聚四氟乙烯雜化中空管坯；
(2)包纏:將所述聚四氟乙烯雜化中空管坯上螺旋包纏10層微孔型雜化膜，獲得包纏聚四氟乙烯雜化中空管坯；
(3)燒結(jié):將所述包纏聚四氟乙烯雜化中空管坯在350°C下燒結(jié)，時間80秒，制備管壁孔徑為I微米的包纏聚四氟乙烯雜化管式膜。
[0017]實施例三:
(1)聚四氟乙烯雜化中空管坯:將巨化集團的JBP-118分散型聚四氟乙烯樹脂、上海三愛富新材料股份有限公司的FR921聚偏氟乙烯樹脂和煤油按質(zhì)量比1:0.06:0.22均勻混和，在300C的溫度下靜置104小時，然后在60°C的溫度下靜置13小時，在50°C下，在擠出機中擠出聚四氟乙烯中空雜化管，將所述聚四氟乙烯中空雜化管在260°C的烘箱中縱向拉伸4倍，最后在300°C下燒結(jié)，時間為30秒，獲得管壁孔徑為1.2微米，外徑為3毫米，內(nèi)徑為2毫米的聚四氟乙烯雜化中空管坯；
(2)包纏:將所述聚四氟乙烯雜化中空管坯上螺旋包纏6層微孔型平板膜，獲得包纏聚四氟乙烯雜化中空管坯；
(3)燒結(jié):將所述包纏聚四氟乙烯雜化中空管坯在300°C下燒結(jié)，時間50秒，制備管壁孔徑為0.2微米的包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜。
【權利要求】
1.一種包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜的制備方法，包括以下制備步驟: (1)聚四氟乙烯雜化中空管坯:將分散型聚四氟乙烯樹脂、聚偏氟乙烯樹脂和液體潤滑劑按質(zhì)量比1:0.03-0.1:0.18-0.32均勻混和，在2(T40°C的溫度下靜置96?144小時，然后在4(T80°C的溫度下靜置1(Γ16小時，在4(T60°C下，在擠出機中擠出聚四氟乙烯雜化中空管，將所述聚四氟乙烯雜化中空管在18(T30(TC的烘箱中縱向拉伸2飛倍，最后在27(T350°C下燒結(jié)，時間為2(Γ40秒，獲得管壁孔徑為0.6^2微米，外徑為2.5^4毫米，內(nèi)徑為1.5^2.8毫米的聚四氟乙烯雜化中空管坯； (2)包纏:將所述聚四氟乙烯雜化中空管坯上螺旋包纏1-10層微孔型平板膜，獲得包纏聚四氟乙烯雜化中空管坯； (3)燒結(jié):將所述包纏聚四氟乙烯雜化中空管坯在270-350°C下燒結(jié)，時間30-80秒，制備管壁孔徑為0.03^1微米的包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜的制備方法，其特征在于:所述的液體潤滑劑為液體石蠟、石油醚或煤油。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種包纏聚四氟乙烯雜化中空纖維膜及管式膜的制備方法，其特征在于:所述的微孔型平板膜為聚四氟乙烯平板膜或雜化膜。
【文檔編號】B01D71/36GK104415673SQ201310366497
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權日:2013年8月21日
【發(fā)明者】凌建福, 郭玉海, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:黃天宇, 凌建福, 郭玉海