高性能聚四氟乙烯中空纤维膜制备及表征

高性能聚四氟乙烯中空纤维膜制备及表征演示文稿第一页，共28页。优选高性能聚四氟乙烯中空纤维膜制备及表征第二页，共28页。框架结构研究背景研究内容结果与分析主要结论1234第三页，共28页。研究背景1、水污染严重、水资源短缺现状2、膜技术的高质、高效3、现有膜材料的短板4、PTFE膜材料的优势第四页，共28页。制膜工艺1、NIPS法（浸没沉淀相转化法）材料：CA及其衍生物、PVDF、PSF、PAN（聚丙烯腈）特点：可以完全溶于有机溶剂，并且在非溶剂中析出。优点：制备工艺条件容易控制，配方多样化缺点：需要调整的条件多，使用大量有机溶剂，污染环境，成品必须在水中保存，强度差。研究背景第五页，共28页。研究背景制膜工艺2、TIPS法（热致相分离法）材料：PP、PVDF特点：找到熔融状态下可以完全混熔的液态稀释剂。优点：热法加工强度高，生产效率高，适合大批量生产，对环境影响小。缺点：熔融加工条件控制较难，对性能控制较差第六页，共28页。研究背景制膜工艺3、熔融法材料：PP、HDPE、PVDF特点：结晶聚合物，可加工成硬弹性材料。优点：成本低，对环境污染小，制备工艺较简单。缺点：合适的材料少，孔隙率低，对微孔控制较难。第七页，共28页。研究背景制膜工艺4、糊料挤出拉伸法材料：PTFE特点：不溶于任何溶剂，无法熔融加工，冷挤出可以拉伸出纤维。优点：强度高、耐溶剂好、耐高低温，无污染，通量大，截留效果好。缺点：加工参数多，且难控制孔径。第八页，共28页。研究内容1、制备出高性能PTFE膜材料2、探索制备工艺、结构、性能的关系3、探索控制微孔孔径的方法工艺条件对微孔大小和均匀性的影响微孔结构与微孔大小的关系制备工艺对结晶度的影响结晶度与力学性能的关系第九页，共28页。研究概述聚四氟乙烯的英文名称是polytetrafluoroethene,简称是PTFE。聚四氟乙烯是一种有白色蜡状感觉的直链晶型热塑性材料，表面手感光滑，其制品表观随其结晶度不同呈透明或不透明状态，一般是结晶度越高透明性越差。聚四氟乙烯的结构式及分子结构如图：图中可以看出：PTFE具有高分子长链结构，无直链，分子链高度规整，大分子两侧全部为C-F键，每个碳原子连接两个氟原子完全对称。这两种元素以共价键相结合且具有较高键能，是一个非常稳定的结构。PTFE中的氟原子排列起来可以把碳原子屏蔽保护起来，分子链难以遭到破坏。而又由于氟原子之间相互排斥，使整个大分子链呈螺旋结构。1.聚四氟乙烯的结构第十页，共28页。研究概述成膜原理

PTFE颗粒受到定向的力的作用下，会重新取向，并两个相邻的颗粒在力作用下会形成微纤维（压坯过程）。拉伸过程中微纤维被拉出，形成特殊的结点和纤维的结构，同时强度提高。拉伸后具有回缩性，在张力作用下烧结可以使结点和纤维结构固定下来。第十一页，共28页。研究概述制备工艺第十二页，共28页。研究思路Doc.number制备工艺结构性能表征应用微孔结构取向结构结晶结构原料选择挤出工艺拉伸工艺烧结工艺涂覆工艺力学性能微孔性能通水性能泡点法测试微孔孔径断裂强度表征力学性能SEM观察微孔结构通量表征通水性能污水处理通量大强度高孔径分布均匀且可控第十三页，共28页。论文要点

一、原料及配比1.聚合物及助剂牌号SSGParticleSize（μm）RRF2052.169550150F1062.158560300助剂名称型号沸程（℃）密度（g/cm3）石油醚—90~1200.67~0.7石蜡油—>3000.83液态硅油—3000.96溶剂油埃克森美孚Isopar163-1760.748F205F106第十四页，共28页。编号12345配比100：16100：18100：19100：20100：222、配比选择论文要点第十五页，共28页。二、挤出成型—压缩比样品编号长径比压缩比平均断裂强度平均断裂伸长率184:31004.4135.75284:31356.4125.68论文要点第十六页，共28页。二、挤出成型—长径比样品编号长径比压缩比断裂强度断裂伸长率145:31356.0228.42284:31356.4125.683120:31356.2726.91论文要点第十七页，共28页。三、拉伸成孔1、拉伸条件控制：拉伸温度（μm）论文要点170℃220℃250℃第十八页，共28页。2、拉伸条件控制：拉伸速度（μm）论文要点100mm/min200mm/min400mm/min第十九页，共28页。3、拉伸条件控制：拉伸倍率（μm）论文要点100%200%300%第二十页，共28页。样品拉伸率（%）熔融热焓ΔH(j/g)结晶度Xc（%）基膜64.5893.5510062.9891.2420057.5683.3830051.9375.29拉伸温度(℃)熔融热焓ΔH(j/g)结晶度Xc(%)基膜64.5893.5517056.3983.3822049.0272.4725043.1763.8228036.0953.364、拉伸工艺对聚合物结晶度的影响（DSC法）论文要点第二十一页，共28页。4、拉伸温度对聚合物结晶度的影响（XRD法）论文要点第二十二页，共28页。5、拉伸过程对取向的影响（拉曼偏振光法）论文要点第二十三页，共28页。6、烧结温度、烧结时间与烧结度的关系论文要点烧结4min345℃第二十四页，共28页。7、烧结条件控制：烧结度论文要点第二十五页，共28页。编号涂覆前通量（L/（㎡*s））涂覆后通量（L/（㎡*s））113651025213658528、涂覆工艺对微孔分布和纯水通量的影响论文要点第二十六页，共28页。结论调整原料分子量、助剂种类、原料助剂配比、挤出温度、挤出速度、挤出口模参数、拉伸温度、拉伸速度、拉伸倍率、烧结温度和烧结时间等工艺参数，对膜材料的断裂强度、密度分布、通量、截留率等性能进行测定分析，经过测试和评估，结果表明：分子量为800万的F106作为原料可以提高基膜断裂强度；选用IsoparH溶剂油作为助剂，基膜易于挤出，且强度大；当树脂助剂比为100:19时，挤出基膜强度最大，上升或降低配比均会导致强度下降；挤出最佳温度为50℃~70℃；挤出口模最佳参数选择为锥度50°，长径比为135，压缩比为84：3，此时制备的基膜强度大，均匀性好；拉