[发明专利]一种聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种聚偏氟乙烯中空纤维膜，其特征在于，所述中空纤维膜由外层致密膜结构和内层多孔膜结构组成，所述外层致密膜结构和内层多孔膜结构之间无连接界面；所述外层致密膜结构为紧密堆积的棱形片晶簇结构；所述内层多孔膜结构为通透的海绵状多孔结构；

其中，所述外层致密膜结构的孔径为0.02μm～0.1μm，所述外层致密膜结构的厚度为30μm～50μm，所述外层致密膜结构的结晶度大于60％；

所述内层多孔膜结构的孔径为1μm～10μm，所述内层多孔膜结构的厚度为150μm～250μm，所述内层多孔膜结构的结晶度为40％～50％；

所述外层致密膜结构由第一稀释剂与聚偏氟乙烯均聚物混合形成的表层铸膜液制备得到；

所述内层多孔膜结构由第二稀释剂与聚偏氟乙烯均聚物混合形成的内层铸膜液制备得到；

所述第一稀释剂包括：二苯甲酮或水杨酸甲酯；

所述第二稀释剂由所述聚偏氟乙烯的溶剂与所述聚偏氟乙烯的非溶剂组成，其中，所述聚偏氟乙烯的溶剂包括：二苯甲酮、碳酸二苯酯、邻苯二甲酸二乙酯、三乙酸甘油酯或苯甲酸甲酯；

所述聚偏氟乙烯的非溶剂包括：乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、二甘醇、三甘醇、己二酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯、四甘醇和正辛醇中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的中空纤维膜，其特征在于，所述中空纤维膜的强度大于4MPa，所述中空纤维膜的断裂伸长率大于100％。

3.根据权利要求1所述的中空纤维膜，其特征在于，所述聚偏氟乙烯均聚物的平均分子量为30万-60万，所述聚偏氟乙烯均聚物的熔点为170℃～172℃。

4.一种制备上述权利要求1～3中任一所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、将第一稀释剂与聚偏氟乙烯均聚物的混合物升温至200℃～250℃，形成均相溶液，静置脱泡，得到表层铸膜液；

S2、将第二稀释剂与聚偏氟乙烯均聚物的混合物升温至200℃～250℃，形成均相溶液，静置脱泡，得到内层铸膜液；

S3、将所述表层铸膜液、所述内层铸膜液与内芯液分别通过各自的双螺杆挤出机高温剪切熔混挤出，并在三通道喷丝头处与内芯液汇合，形成内腔含高温内芯液的纤维状均相高温铸膜溶液；其中，所述内芯液注入内芯通道，所述内层铸膜液注入内层通道，所述外层铸膜液注入外层通道；

S4、将所述内腔含高温内芯液的纤维状均相高温铸膜溶液直接浸入40℃～60℃的水浴中冷却，停留1～2秒后收卷，得到固化的中空纤维膜；其中，所述内芯液溶于水；

S5、用乙醇去除步骤S4中得到的所述固化的中空纤维膜中的所述第一稀释剂和所述第二稀释剂，得到聚偏氟乙烯中空纤维膜。

5.根据权利要求4所述的中空纤维膜的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述表层铸膜液包括重量百分比为20wt％～30wt％的聚偏氟乙烯均聚物。

6.根据权利要求4所述的中空纤维膜的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述内层铸膜液包括重量百分比为25wt％～35wt％的聚偏氟乙烯均聚物。

7.根据权利要求4所述的中空纤维膜的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述内芯液为丙三醇、1，2-丙二醇或2，3-丁二醇中的一种或多种。

8.根据权利要求4所述的中空纤维膜的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，所述聚偏氟乙烯均聚物与所述第一稀释剂发生固-液相分离形成所述中空纤维膜的外层致密膜结构；所述聚偏氟乙烯均聚物与所述第二稀释剂发生液-液相分离形成所述中空纤维膜的内层多孔膜结构。

9.一种上述权利要求1～3中任一所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜的应用，其特征在于，将所述聚偏氟乙烯中空纤维膜应用于臭氧水处理工程中；其中，所述臭氧水包括含有臭氧微气泡的水环境。