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    一、技術(shù)背景分析
    聚四氟乙烯(PTFE)材料具有突出的化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)良的耐高低溫性能以及良好的耐腐蝕性，因此用PTFE制備的過濾材料可以廣泛應(yīng)用于苛刻條件下的微粒子分離。同時，由于其本身的強疏水性，PTFE也成為制備防水透氣、膜蒸餾、滲透蒸餾和膜接觸器過程的理想膜材料。但PTFE不溶于一般溶劑，在高溫時粘度大，流動性差，“不溶不熔”的特性使其加工性能很差，無法像聚砜、聚丙烯和聚偏氟乙烯等材料那樣采用濕法紡絲或熔融紡絲制備成中空纖維膜材料。

    早在1953年由美國杜邦公司開發(fā)PTFE纖維的制造工藝，1957年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。但因PTFE其結(jié)構(gòu)上的特殊性不適于用通常的溶液法和熔融法來制成纖維，因此雖然PTFE纖維工業(yè)化生產(chǎn)已近50年，但至今還只有少數(shù)公司生產(chǎn)PTFE纖維產(chǎn)品。載體紡絲、糊狀擠壓紡絲、熔體紡絲法、膜裂紡絲工藝是4種已開發(fā)的紡絲工藝路線。其中載體紡絲是工業(yè)生產(chǎn)PTFE纖維的主要方法，一般是將PTFE乳液與粘膠或聚乙烯醇水溶液等成纖維性載體混合制成紡絲液，紡絲液經(jīng)過過濾器后打入紡絲頭進行濕法紡絲。紡絲頭放置在硫酸鈉等得凝固浴中，混合液在凝固浴中凝聚成纖維。成形纖維經(jīng)洗滌和干燥后在高溫下進行燒結(jié)將載體碳化去除，再對燒結(jié)后的纖維進行適當(dāng)拉伸，即得成品纖維。

    目前，用載體法制備PTFE中空纖維多孔膜的報道還較少，其制造方法也主要是在PTFE纖維的制造工藝上改進而來。例如，日本最新公開，通過載體法制備的PTFE初生纖維，經(jīng)過燒結(jié)拉伸工序后，可用于袋式過濾器的生產(chǎn)。和日本利用纖維素及其衍生物作為載體制備含氟的中空纖維，未燒結(jié)的中空纖維可應(yīng)用于紡織業(yè)。國內(nèi)通過改進紡絲液配方，開發(fā)出工藝簡化的聚四氟乙烯纖維的制備方法。加入的硼酸作為交聯(lián)劑與載體聚乙烯醇反應(yīng)，減少了載體用量，并通過氧化劑有助于載體的去除，得到了茶褐色的PTFE纖維；還有通過在紡絲液中共混無機粒子制造聚四氟乙烯多孔膜的方法，其測試結(jié)果顯示，無機微粉的比例對水通量的影響十分顯著，拉伸后，通量增加更為明顯。

    相比于其他制備方法，載體法制備PTFE微孔膜通常需要加入適量的致孔劑來獲得高的孔隙率，常用的致孔劑可分為可溶性鹽和非可溶性的粒子(無機粒子)，相對而言，非可溶性粒子的致孔作用更為顯著?，F(xiàn)階段所公開的非可溶性的粒子致孔劑基本上都是采用共混的添加方法，由于非可溶性的粒子不溶于水，僅僅靠機械攪拌懸浮分散于紡絲液中，因此通常會存在粒子團聚或分散不均等現(xiàn)象，不利于紡絲以及拉伸處理，容易造成缺陷。
    因此：目前需要解決的技術(shù)問題是非可溶性粒子產(chǎn)生的團聚或分散不均問題。

    二、克服了粒子團聚和分散不均等缺點的新技術(shù)
    為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，國際海洋局天津海水淡化研究所最新研制一種i在載體紡絲制備PTFE微孔膜的基礎(chǔ)上，采用原位合成粒子的添加方法，克服了粒子團聚和分散不均等缺點。
    新技術(shù)用于膜接觸器的PTFE中空纖維多孔膜的制備方法，其以聚四氟乙烯乳液作為原料，采用聚乙烯醇作為載體，在紡絲液中添加二氧化硅前驅(qū)體原位合成二氧化硅納米粒子作為成膜過程中的致孔劑，并采用硅烷偶聯(lián)劑使其均勻分散，通過溶液紡絲法制備聚四氟乙烯中空纖維膜。所紡膜絲經(jīng)適當(dāng)干燥、燒結(jié)、拉伸、萃洗等處理后可制得具有一定微孔結(jié)構(gòu)的疏水性聚四氟乙烯中空纖維膜。
    采用新方法，通過在PTFE紡絲液中原位生成的二氧化硅納米粒子作為致孔劑，然后用載體紡絲的方法制備出具有一定微孔結(jié)構(gòu)的PTFE中空纖維膜，可以顯著改善傳統(tǒng)物理共混過程中納米粒子分散不均、易團聚的現(xiàn)象，且過程簡單、操作方便、條件溫和、需要特定儀器，易于放大和工業(yè)應(yīng)用。
    新技術(shù)還提供一種由聚四氟乙烯中空纖維多孔膜制備而成的膜接觸器。該中空纖維膜接觸器可應(yīng)用于天然氣凈化、沼氣純化，煙道氣處理，水脫氧等方面。

    新技術(shù)利用二氧化硅前驅(qū)體在PTFE紡絲液中水解生成分布良好的二氧化硅納米粒子，并通過硅烷偶聯(lián)劑進一步提高其在紡絲液中的分散性。所得紡絲液均勻、可紡性良好、無團聚或結(jié)塊現(xiàn)象發(fā)生。所紡膜絲經(jīng)適當(dāng)干燥、燒結(jié)、拉伸、萃洗等處理后可獲得具有一定微孔結(jié)構(gòu)的、適用于膜接觸器的疏水性PTFE中空纖維膜。依照新方法所制備的膜絲適合制備成中空纖維膜接觸器，應(yīng)用于天然氣凈化、沼氣純化、煙道氣處理、水脫氧等方面。

    新技術(shù)具有如下優(yōu)點:反應(yīng)條件溫和易控，操作簡便安全，對設(shè)備無特殊要求，較易實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。原位合成致孔劑的方法使二氧化硅納米粒子可以均勻分散在紡絲液中，克服了共混法中致孔劑易團聚、結(jié)塊、分布不均的缺點。此方法制備的PTFE中空纖維膜具有均勻的微孔結(jié)構(gòu)、良好的機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，且保持了PTFE材料本身的強疏水性，在膜接觸器領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。

    該技術(shù)詳細(xì)工藝配方及制造方法請見：《國內(nèi)外聚四氟乙烯(PTFE)過濾膜制造新技術(shù)工藝配方匯編》