[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

说明书

本发明提供了一种聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法和应用，该中空纤维膜由外层致密膜结构和内层多孔膜结构组成，外层致密膜结构和内层多孔膜结构之间无连接界面；外层致密膜结构为紧密堆积的棱形片晶簇结构；内层多孔膜结构为通透的海绵状多孔结构；其中，棱形片晶簇结构区域的孔径为0.02μm～0.1μm，棱形片晶簇结构区域的厚度为30μm～50μm，棱形片晶簇结构区域的结晶度大于60％；海绵状多孔结构区域的孔径为1μm～10μm，海绵状多孔结构区域的厚度为150～250μm，海绵状多孔结构区域的结晶度为40％～50％。本发明提供的聚偏氟乙烯中空纤维膜具有强耐氧化性，兼具高强度、高结晶度以及高断裂伸长率的优点，能够在含有臭氧的水环境中长期使用。

技术领域

本发明涉及聚合物膜材料技术领域，尤其涉及一种聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法和应用。

背景技术

臭氧氧化工艺在国内外饮用水生产中得到普遍关注。主要原因是其有效的消毒能力，化学氧化能力、去除痕量污染物的能力以及不会产生传统加氯消毒过程出现的致癌副产物。痕量污染物通常来自农业或工业产生的面源和点源。近年来，臭氧微泡+超滤技术处理微污染水源成为了市政自来水处理技术的一项新选择。

由于臭氧具有强氧化性，普通超滤膜的高分子链段很容易被臭氧渗透破坏，因此，市面上大部分超滤膜产品无法满足在具有臭氧的环境中使用的要求。

鉴于此，提供一种满足在臭氧环境使用，具有高强度、高结晶度、高断裂伸长率的优良超/微滤膜是目前本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。

发明内容

基于上述存在的问题，本发明提供了一种聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法和应用，该聚偏氟乙烯中空纤维膜具有强耐氧化性，兼具高强度、高结晶度以及高断裂伸长率的优点，能够在含有臭氧的水环境中长期使用。

本发明实施例具体内容如下：

第一方面，本发明提供一种聚偏氟乙烯中空纤维膜，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150～250μm，所述内层多孔膜结构的结晶度为40％～50％。

可选地，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％。

可选地，所述中空纤维膜是以聚偏氟乙烯均聚物为原料，在稀释剂的作用下制备得到的；所述稀释剂包括第一稀释剂和第二稀释剂；

其中，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。

可选地，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110℃～112℃。

第二方面，本发明提供一种制备上述第一方面所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜的方法，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；