一种聚四氟乙烯纤维管式膜制造技术

一种聚四氟乙烯纤维管式膜，包括聚四氟乙烯材料本体，聚四氟乙烯呈纤维状，200nm＜纤维直径为≤2000nm，本体具有10nm～2000nm孔径的孔腔以及呈三维空间围绕孔腔形成的腔壁，其孔腔呈均匀性分布，各孔腔均三维贯通，孔腔呈均匀性分布是指各孔腔在多孔材料上任意单位级体积下呈均匀性分布；孔隙率≥65%。本发明专利技术对聚四氟乙烯纤维管式膜的孔腔分布均匀提出了具体而明确的度量方式，明确了是以小单位级体积的尺度下来度量多孔材料以及其多级结构的孔分布均匀性，这样的多孔结构是高度均匀的，从而保证了多孔材料的各个性能的均匀一致性。

Polytetrafluoroethylene fiber pipe type membrane

A tubular membrane PTFE fiber, including PTFE material, polytetrafluoroethylene fibrous, 200nm < fiber diameter is less than 2000Nm, 10nm ~ 2000Nm body has a cavity aperture and a three-dimensional space around the cavity wall cavity formed by the cavity with homogeneous distribution, the cavity was three through the hole cavity were evenly distributed refers to the cavity distribution in an arbitrary unit level volume in porous materials; porosity is greater than or equal to 65%. The cavity distribution of the invention tubular membrane of polytetrafluoroethylene fiber uniform measure is proposed specific and clear, clear is a small unit level volume scale metric porous material and its hierarchical structure of pore distribution uniformity, porous structure which is highly uniform, so as to ensure the various properties of porous materials uniform.

【技术实现步骤摘要】
一种聚四氟乙烯纤维管式膜
本专利技术涉及一种多孔材料，具体是一种聚四氟乙烯纤维管式膜。
技术介绍
含一定数量孔洞的固体叫多孔材料，是一种由贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料。相对连续介质材料而言,多孔材料一般具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点。按照孔径大小的不同，多孔材料又可以分为微孔（孔径小于2nm）材料、介孔（孔径2-50nm）材料和大孔（孔径大于50nm）材料。多孔材料按其材质区分，可分为金属多孔材料和非金属多孔材料。非金属多孔材料一般具有比表面积大、密度小、热导率小、相对密度小、孔隙率大等特点，在催化剂（包括载体）、吸附剂、保温、绝热、污水和废气处理、过滤液体和气体（甚至细菌）、轻质建筑材料，环保、改良土壤、化工等领域具有广泛的应用前景。其中，聚四氟乙烯多孔膜材料以其温度稳定性、化学稳定性、电绝缘、阻燃、自润滑等性能，其应用范围极广。然而，由于孔结构的随机性、不规则性，其仍然不能满足很多应用性能。在很多应用中，都需要其多孔材料本身均匀，其孔径大小、孔的分布均匀，使得性能均匀一致，但实际上，很多多孔材料达不到此要求，其均匀性补足；尽管有的材料自称达到了较高的均匀性，但其均匀性仍是大体积尺度下的均匀性，若用小体积尺度进行衡量，比如在材料上任取多块体积不大于一立方厘米的三维体，分别测其质量，其均匀程度差异仍然非常大，因此造成聚四氟乙烯多孔膜材料的各种性能如强度、弹性模量、通量等的不均匀，严重影响其功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于给出结构适宜、可控、高度均匀的聚四氟乙烯纤维管式膜。本专利技术的目的是通过以下措施实现的：一种聚四氟乙烯纤维管式膜，包括聚四氟乙烯材料本体，聚四氟乙烯呈纤维状，200nm＜纤维直径为≤2000nm，本体具有10nm～2000nm孔径的孔腔以及呈三维空间围绕孔腔形成的腔壁，其孔腔呈均匀性分布，各孔腔均三维贯通，孔腔呈均匀性分布是指各孔腔在多孔材料上任意单位级体积下呈均匀性分布；孔隙率≥65%。具体的，上述聚四氟乙烯纤维管式膜，具有200～2000nm孔径的孔腔以及呈三维空间围绕孔腔形成的腔壁，腔壁上设置10～150nm的下级孔腔，各级孔腔均各自三维贯通且各级孔腔相互间也彼此贯通；孔腔均呈均匀性分布，孔腔呈均匀性分布是指各孔腔在多孔材料上任意单位级体积下呈均匀性分布。具体地，上述单位级体积是指立方厘米级或立方毫米级或更小单位级体积。更具体地，上述孔腔呈均匀性分布是指在该多孔材料上任取的体积不大于一立方厘米且相同大小的各三维体，它们的质量基本相当。更具体地，上述质量基本相当是指在多孔材料上任取的多个体积不大于一立方厘米且相同大小的三维体，分别称其质量，得到它们质量的平均值，而任一三维体质量相对于质量平均值的偏差绝对值不大于三维体质量平均值的4%。进一步地，在该多级材料上任取的体积不大于一立方毫米的相同大小的三维体，它们质量基本相当。更具体地，所述质量基本相当是指在多孔材料上任取的多个体积不大于一立方毫米的相同大小的三维体，分别称其质量，得到它们质量的平均值，而任一三维体质量相对于质量平均值的偏差绝对值不大于三维体质量平均值的4%。优选地，上述聚四氟乙烯纤维管式膜由多级多孔材料构成，本体是以材料孔径大小进行分级的孔腔，及呈三维空间围绕孔腔的腔壁构成，腔壁上设置下级孔腔，各级孔腔均各自三维贯通且各级孔腔相互间也彼此贯通。更具体地，下一级多孔材料构成上一级孔腔的腔壁。上级孔腔的腔壁是由其下级的多级多孔材料复合构成，或是由其下级的各级多孔材料复合构成，可使得材料满足特定的功能需求。具体地，材料本体的每级多孔材料自为一连续结构体。每一级多孔材料的最大外边界与整个材料本体空间边界相当。即每级多孔材料可以作为一级独立的多孔材料存在于本体中，且具有其独自的物化性能。这样的结构可以使得各级多孔材料的物化性能有所差异，在相对固定的材料整个空间中具有不同的物化性能，更好的满足多方面的功能需求。有益效果1.本专利技术提供了一种具有多孔结构的聚四氟乙烯纤维管式膜，明确了其结构形式，其孔腔的分级结构形式及其均匀性结构使其能满足多种功能需求。2.本专利技术对聚四氟乙烯纤维管式膜的孔腔分布均匀提出了具体而明确的度量方式，明确了是以小单位级体积的尺度下来度量多孔材料以及其多级结构的孔分布均匀性，这样的多孔结构是高度均匀的，从而保证了多孔材料的各个性能的均匀一致性。3.本专利技术聚四氟乙烯纤维管式膜是三维贯通的，包括每级孔三维连通，以及各级孔相互三维贯通，贯通性好，能充分满足材料的功能需求。4.本专利技术的聚四氟乙烯纤维管式膜是具有多级粗糙结构的疏水表面。表面水接触角可达到165°以上。5.本专利技术的聚四氟乙烯纤维管式膜无需支撑，形态稳定，厚度可控，应用于膜蒸馏过程，通量可大于38L/m2·h，截留率在99.8%以上。具体实施方式具体实施方式以本专利技术技术方案为前提，给出了详细的实施方式，但本专利技术的保护范围不仅限于下述实施方式。在不脱离和改变本专利技术上述技术思想情况下，根据本领域的普通技术知识和/或惯用手段，显然还可以做出多种形式的替换或变更，并均应包括在本专利技术的范围之内。实施例1本专利技术的聚四氟乙烯纤维管式膜，具有二级孔结构，其中，均匀分布、相互贯通的第一级孔腔的腔壁上有均匀分布、相互贯通的第二级孔腔，且两级孔相互之间也彼此贯通，所述贯通为三维贯通。材料本体的每级多孔材料自为一连续结构体。总有效孔隙率为70%，纤维直径为500nm±20nm，大孔平均孔径为1000nm，在大孔的腔壁上有平均孔径50nm的贯通小孔。用机械加工方法在该多孔材料上任取9件10mm×10mm×10mm的相同尺寸的三维体，用梅特勒-托利多XP26Microbalance天平测试其质量，结果如表1所示，其中，相对于平均值的偏差绝对值用百分比表示，其值为相对于平均值的偏差绝对值除以质量平均值，由表1可知，其质量偏差不大于4%。表1件号质量（mg）相对于平均值的偏差绝对值（%）1716.7100.8%2718.4771.1%3715.2360.6%4699.3671.6%5703.0541.1%6717.8581.0%7708.0060.4%8707.9970.4%9709.4320.2%质量平均值710.682该聚四氟乙烯多孔材料的制备方法是：（1）将固含量60%的聚四氟乙烯乳液，粒径50nm壳聚糖、9%（质量比）海藻酸钠溶液，均匀混合，按照55：35：7质量比，配成纺丝液；（2）在真空条件下，在取向静电纺纤维丝装置中采用静电纺丝方法制取聚四氟乙烯前驱膜；（3）将前驱膜缠绕5层到直径4-25mm圆筒支撑模上，送入管式炉中在真空或保护气氛中烧结，烧结采用程序控温分段连续烧结，以8℃/min的速率从室温升温到170℃，在170℃保温50min；以8℃/min的速率升温到290℃，在290℃保温50min；以8℃/min的速率升温到395℃，在395℃保温80min。（4）烧结后程序控温冷却，按照常规技术后续处理，得到具有两级孔结构的多孔聚四氟乙烯纤维管式膜，厚度为178μm，膜直径4-25mm。该聚四氟乙烯纤维管式膜无需支撑，形态稳定，厚度可控，可用于气液分离和液液分离，实现精确分级过滤，比如其适用于两元或多元气（液）体的滤过，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚四氟乙烯纤维管式膜，包括聚四氟乙烯材料本体，聚四氟乙烯呈纤维状，200nm＜纤维直径为≤2000nm，本体具有10nm～2000nm孔径的孔腔以及呈三维空间围绕孔腔形成的腔壁，其孔腔呈均匀性分布，各孔腔均三维贯通，孔腔呈均匀性分布是指各孔腔在多孔材料上任意单位级体积下呈均匀性分布；孔隙率≥65%。

【技术特征摘要】
1.一种聚四氟乙烯纤维管式膜，包括聚四氟乙烯材料本体，聚四氟乙烯呈纤维状，200nm＜纤维直径为≤2000nm，本体具有10nm～2000nm孔径的孔腔以及呈三维空间围绕孔腔形成的腔壁，其孔腔呈均匀性分布，各孔腔均三维贯通，孔腔呈均匀性分布是指各孔腔在多孔材料上任意单位级体积下呈均匀性分布；孔隙率≥65%。2.如权利要求1所述聚四氟乙烯纤维管式膜，具有200～2000nm孔径的孔腔以及呈三维空间围绕孔腔形成的腔壁，腔壁上设置10～150nm的下级孔腔，各级孔腔均各自三维贯通且各级孔腔相互间也彼此贯通；孔腔均呈均匀性分布，孔腔呈均匀性分布是指各孔腔在多孔材料上任意单位级体积下呈均匀性分布。3.如权利要求1或2所述的聚四氟乙烯纤维管式膜，所述单位级体积是指立方厘米级或立方毫米级或更小单位级体积。4.如权利要求1、2或3所述的聚四氟乙烯纤维管式膜，所孔腔呈均匀性分布是指在该多孔材料上任取的体积不大于一立方厘米且相同大小的各三维体，它们的质量基本相当。5.如权利要求4所述的聚四氟乙烯纤维管式膜，所述质量基本相当是指在多孔材料上任取的多个体积不大于一立方厘米且相同大小的三维体...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶雷，
申请(专利权)人：重庆润泽医药有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50