一种高透湿低透气中空纤维膜及其制备方法与用途.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115888422A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202210620241.0(22)申请日2022.06.02(71)申请人杭州科百特过滤器材有限公司地址311265浙江省杭州市萧山区河上镇大桥工业园6号(72)发明人贾建东黄盛(51)Int.Cl.B01D69/08(2006.01)B01D71/68(2006.01)B01D67/00(2006.01)H01M8/04119(2016.01)权利要求书2页说明书19页附图4页(54)发明名称一种高透湿低透气中空纤维膜及其制备方法与用途(57)摘要本发明涉及透湿膜材料技术领域，提供一种高透湿低透气中空纤维膜及其制备方法与用途。该高透湿低透气中空纤维膜包括主体，主体的一侧为内表面，另一侧为外表面，主体内具有非定向曲折通路，其中，主体的平均孔径从靠近外表面一侧区域向靠近内表面一侧区域呈梯度变化。主体包括毛细冷凝层和支撑层，毛细冷凝层的一侧为内表面，支撑层的一侧为外表面。毛细冷凝层的另一侧和支撑层的另一侧以连续纤维过渡。外表面的平均孔径为200‑650nm。内表面为致密表面。本申请提供的聚砜类中空纤维膜结构显示出较高的水转化效率、低的气体通过量及较好的拉伸强度，同时还可在高温高压下长时间运行。CN115888422ACN115888422A权利要求书1/2页1.一种高透湿低透气中空纤维膜，包括主体，所述主体的一侧为内表面，另一侧为外表面，所述主体内具有非定向曲折通路，其特征在于：所述主体的平均孔径从靠近外表面一侧区域向靠近内表面一侧区域呈梯度变化；所述主体包括毛细冷凝层和支撑层，所述毛细冷凝层的一侧为内表面，所述支撑层的一侧为外表面；所述毛细冷凝层的另一侧和支撑层的另一侧以连续纤维过渡；所述外表面的平均孔径为200‑650nm；所述内表面为致密表面。2.根据权利要求1所述的高透湿低透气中空纤维膜，其特征在于，所述中空纤维膜的平均孔径变化梯度为2‑8nm/μm，且所述中空纤维膜的孔隙率为60％‑85％。3.根据权利要求1所述的高透湿低透气中空纤维膜，其特征在于，所述内表面的第一水接触角比所述外表面的第一水接触角小8‑35°；作为优选，小12‑32°；作为更优选,小15‑28°；且所述内表面至所述外表面膜厚度方向上的第一水接触角呈梯度变化。4.根据权利要求3所述的高透湿低透气中空纤维膜，其特征在于，所述内表面的第一水接触角为45‑75°，所述外表面的第一水接触角为60‑89°。5.根据权利要求1所述的高透湿低透气中空纤维膜，其特征在于，所述毛细冷凝层的厚度为8‑25μm，占所述中空纤维膜主体厚度的百分比为8％‑20％。6.根据权利要求1所述的高透湿低透气中空纤维膜，其特征在于，所述支撑层的厚度为65‑100μm，所述支撑层的平均孔径为150‑550nm，所述支撑层的平均孔隙率为65％‑90％。7.根据权利要求1所述的高透湿低透气中空纤维膜，其特征在于，所述毛细冷凝层的平均孔径为20‑120nm，所述毛细冷凝层的孔隙率为15％‑50％。8.根据权利要求1所述的高透湿低透气中空纤维膜，其特征在于，所述毛细冷凝层包括皮层区，所述皮层区的一侧为内表面；所述皮层区的厚度占毛细冷凝层厚度的15％‑25％，所述皮层区的孔隙率不超过10％。9.根据权利要求1所述的高透湿低透气中空纤维膜，其特征在于，所述主体包括形成多孔结构的纤维，所述纤维为条状结构；所述纤维的平均直径为200‑500nm。10.根据权利要求1所述的高透湿低透气中空纤维膜，其特征在于，所述中空纤维膜的厚度为80‑150μm，所述中空纤维的内径为0.7‑1.2mm。11.根据权利要求1所述的高透湿低透气中空纤维膜，其特征在于，所述外表面上具有若干个圆孔状的第一孔洞；所述第一孔洞在第一外表面上的孔洞面积率为12％‑55％。12.根据权利要求1所述的高透湿低透气中空纤维膜，其特征在于，所述主体还包括若干透湿孔，所述透湿孔的平均孔径为1.8‑5.2μm。13.根据权利要求1所述的高透湿低透气中空纤维膜，其特征在于，所述中空纤维膜的空气透过量为10‑25ml/min/m2@80KPa，内爆压大于500kpa，水转化效率为40％‑65％，拉伸强度为4‑9MPa，伸长率为40％‑120％。14.根据权利要求1至13任一所述的高透湿低透气中空纤维膜的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：S1:制备铸膜液和芯液；所述铸膜液包括下列重量份物质组成：聚砜类聚合物15‑25份，亲水添加剂5‑20份，第2CN115888422A权利要求书2/2页一有机溶剂55‑80份及1‑5份的磺化聚醚砜；所述芯液包括第二有机溶剂和非溶剂，所述非溶剂为水，且含量为60％‑100％；S2：纺