一种石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法

• 摘要：

  本发明公开了一种石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法,以熔融纺丝法制备的聚全氟乙丙烯或聚(四氟乙烯‑全氟烷氧基乙烯基醚)长丝为编织原料,以全氟聚合物浓缩分散乳液和石墨烯为铸膜液原料,聚乙烯醇为粘合剂,经编织、铸膜液制备、涂覆、固化、烧结等工艺,得到一种用于油水分离的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜.本方法工艺简单,流程短,可控性强,操作方便,能耗低,生产效率高,易产业化生产.本方法制备的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜未经二次改性处理,只是利用了全氟聚合物和石墨烯自身疏水亲油的特性,制备的中空纤维膜力学性能良好,耐化学试剂及耐老化性能优异,疏水亲油性好,对油水混合物的分离效率高.

• 专利类型：

  发明专利

• 申请/专利号：

  CN201910929144.8

• 申请日期：

  2019.09.28

• 公开/公告号：

  CN110614040A

• 公开/公告日：

  2019-12-27

• 发明人：

  肖长发 潘金峰 张泰 赵健 封严

• 申请人：

  天津工业大学

• 主分类号：

  B01D71/32(2006.01),B,B01,B01D,B01D71

• 分类号：

  B01D71/32(2006.01),B01D71/02(2006.01),B01D69/08(2006.01),B01D69/02(2006.01),B01D67/00(2006.01),B01D17/022(2006.01),B,B01,B01D,B01D71,B01D69,B01D67,B01D17,B01D71/32,B01D71/02,B01D69/08,B01D69/02,B01D67/00,B01D17/022

• 主权项：

  1.一种石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤: 1)支撑层的制备:采用二维编织技术以全氟聚合物长丝为原料编织中空编织管,经热定型处理后,将该中空编织管作为中空纤维膜的支撑层; 2)支撑层表面预处理:将步骤1)得到的中空编织管浸渍到稀碱溶液中,以去除全氟聚合物长丝表面的油剂,再用去离子水清洗残留的碱溶液,干燥; 3)分离层铸膜液的制备:将占铸膜液体系质量分数10-30wt%的全氟聚合物浓缩分散乳液、占铸膜液体系质量分数0.1-1wt%的石墨烯和去离子水混合均匀,再加入占铸膜液体系质量分数4-9wt%的水溶性粘合剂,搅拌均匀后,静置脱泡;所述铸膜液体系由全氟聚合物浓缩分散乳液、石墨烯、去离子水和水溶性粘合剂组成,四者的质量分数之和为100%; 4)初生中空纤维膜的成形:采用同心圆涂覆纺丝工艺,将步骤2)得到的中空编织管与步骤3)得到的铸膜液从圆形喷丝头中共挤出,使得铸膜液均匀涂覆到中空编织管上,经空气浴和饱和硫酸钠溶液的凝固浴充分固化后,在水中浸泡以去除中空纤维膜附着的硫酸钠; 5)初生中空纤维膜的后处理:将初生中空纤维膜置于烘箱中进行烧结,经升温、保温和降温过程后,去除水溶性粘合剂,得到石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜. 2.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法,其特征在于步骤1)中,热定型工艺为将在中空编织管放置于70-90℃的烘箱中定型10-30min或将70-90℃的加热棒穿过中空编织管定型10-30min. 3.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法,其特征在于步骤1)中,中空编织管的编织节距为0.5-1mm,二维编织机转速为600-900r/min. 4.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法,其特征在于步骤1)中,所述全氟聚合物长丝为聚全氟乙丙烯或聚(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚). 5.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法,其特征在于步骤2)中,稀碱溶液溶质的质量分数为0.5-2wt%. 6.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法,其特征在于步骤3)中,加入水溶性粘合剂后在75-85℃温度下搅拌2-4h. 7.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法,其特征在于步骤3)中,全氟聚合物浓缩分散乳液为聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯或聚(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚)中的至少一种;全氟聚合物浓缩分散乳液固含量为60wt%,溶质粒径为0.05-0.3μm;石墨烯片层直径分布为5-20μm;所述水溶性粘合剂为聚乙烯醇. 8.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法,其特征在于步骤4)中,圆形喷丝头中通有60-70℃的循环液体. 9.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法,其特征在于步骤4)中,初生中空纤维膜的卷绕速度为5-9m/min;空气浴长度为8-15cm;凝固浴温度为50-80℃. 10.根据权利要求1所述的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法,其特征在于步骤5)中,所述烘箱采用马弗炉;升温速率为1-10℃/min;保温温度为240-290℃,保温时间为1-5h;自然降温.