聚四氟乙烯中空纤维复合膜及其应用

本公开属于膜制备，尤其涉及一种聚四氟乙烯中空纤维复合膜及其应用。

背景技术：

1、膜技术是基于选择性透过膜材料，进行物质浓缩、提纯及分离的技术。该技术适用范围广、选择性强、能耗低，在环保、食品、化工、能源等多个行业均有重要的应用。

2、当前，微滤、超滤膜主要以有机聚合物材料为主，如聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚醚砜、醋酸纤维素等，这些有机膜材料机械强度较差，在长期使用过程中容易出现膜材料破坏或性能衰退等问题。通过聚丙烯、尼龙、聚酯等无纺布材料作支撑结构，与前述有机聚合物材料相结合可有效延长微滤膜、超滤膜的使用寿命，但是由于过滤膜材料与支撑材料的相容性问题，容易出现脱皮破损、分离等问题，这在摆动较为剧烈的中空纤维膜上尤为严重。另外，当前复合膜材料的力学性能、耐化学性能较差、在长期使用过程中易出现性能衰退的问题。因此，亟需提出一种兼具物理稳定性和化学稳定性的复合膜。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本公开提供了一种聚四氟乙烯中空纤维复合膜及其应用，以期至少部分地解决上述技术问题。对此，本公开提供的技术方案如下。

2、作为本公开的第一个方面，提供了一种聚四氟乙烯中空纤维复合膜，包括：聚四氟乙烯中空纤维基膜，和聚合物功能层，其中，聚合物功能层覆盖在聚四氟乙烯中空纤维基膜的表面上，且具有多个嵌入聚四氟乙烯中空纤维基膜的嵌入部，通过嵌入部，聚合物功能层与聚四氟乙烯中空纤维基膜形成互锁结构。

3、作为本公开的第二个方面，提供了上述聚四氟乙烯中空纤维复合膜在微滤、超滤或膜生物反应器中的应用。

4、在本公开的实施例中，由聚四氟乙烯中空纤维基膜和覆盖在其表面的聚合物功能层组成复合膜，其中聚四氟乙烯中空纤维膜相较于其他有机聚合物材料具有更高的机械性能和更高的耐酸碱、氧化性能。将聚四氟乙烯中空纤维膜作为复合膜的基膜，一方面起到支撑复合膜的作用，另一方面能够延长复合膜的使用寿命。聚合物功能层覆盖在聚四氟乙烯中空纤维基膜的表面，通过调节聚合物功能层膜孔径的大小，可以满足微滤、超滤、膜反应器等多个应用场景的需求，同时利用聚合物功能层具有的多个嵌入聚四氟乙烯中空纤维基膜的嵌入部，使聚合物功能层和基膜之间形成机械互锁结构，增强了复合膜的机械性能，避免了应用过程中因冲击、摆动致使聚合物功能层脱落，以此保障复合膜能够长期保持良好的性能。

技术特征：

1.一种聚四氟乙烯中空纤维复合膜，包括：

2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维复合膜，其中，所述聚合物功能层包括成膜聚合物和亲水聚合物，所述亲水聚合物分散在所述成膜聚合物形成的聚合物网络内；

3.根据权利要求2所述的聚四氟乙烯中空纤维复合膜，其中，所述成膜聚合物选自聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯、聚三氟氯乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维复合膜，其中，聚四氟乙烯中空纤维基膜的直径为0.5-3mm，平均膜孔径为0.1-10μm。

5.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维复合膜，其中，所述聚合物功能层的平均膜孔径为0.001-0.5μm，厚度为100-400μm，所述聚合物功能层的嵌入部嵌入所述聚四氟乙烯中空纤维基膜的嵌入深度为50-300μm。

6.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维复合膜，其中，所述聚四氟乙烯中空纤维复合膜通过聚合物功能层负压涂覆聚四氟乙烯中空纤维基膜、相转化得到。

7.根据权利要求6所述的聚四氟乙烯中空纤维复合膜，其中，所述通过聚合物功能层负压涂覆聚四氟乙烯中空纤维基膜、相转化得到聚四氟乙烯中空纤维复合膜包括：

8.根据权利要求7所述的聚四氟乙烯中空纤维复合膜，其中，所述含聚合物功能层的铸膜液，以质量份数计，包括：5-20份的成膜聚合物，75-94.5份的有机溶剂，以及0.5-5份的亲水聚合物，总计为100份；

9.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维复合膜，其中，所述聚四氟乙烯中空纤维复合膜的断裂强度为50-70mpa。

10.如权利要求1-9中任一项所述的聚四氟乙烯中空纤维复合膜在微滤、超滤或膜生物反应器中的应用。

技术总结本公开提供了一种聚四氟乙烯中空纤维复合膜及其应用，属于膜制备技术领域。其中，聚四氟乙烯中空纤维复合膜，包括：聚四氟乙烯中空纤维基膜，和聚合物功能层，其中，聚合物功能层覆盖在聚四氟乙烯中空纤维基膜的表面上，且具有多个嵌入聚四氟乙烯中空纤维基膜的嵌入部，通过嵌入部，聚合物功能层与聚四氟乙烯中空纤维基膜形成互锁结构。技术研发人员：张勇,王军,李魁岭,徐莉莉,曹爱新受保护的技术使用者：中国科学院生态环境研究中心技术研发日：技术公布日：2024/11/14