比利时Solvay公开专利：PEDEK-PEEK共聚多孔中空纤维膜适配气体与渗透汽化分离
2026年6月11日，索维（Solvay）提交的PCT国际专利WO2026/119677A1正式公开。本专利推出以PEDEK-PEEK芳醚酮共聚物为基材的多孔中空纤维基底膜，配套熔融共混、热定型、溶剂萃取一体化制备工艺，该膜孔径分布窄、断裂伸长率高，可作为复合膜支撑层，广泛用于烟气脱碳、沼气提纯、有机溶剂渗透汽化等气液分离场景，解决传统PAEK膜韧性不足、孔径均一性差的行业痛点。
一、现有聚芳醚酮分离膜存在技术短板
聚醚醚酮（PEEK）等聚芳醚酮（PAEK）材料耐溶剂、耐高温，是高端分离膜理想基材，但现有产品存在多重局限：
1. 热稳定性受限：纯PEEK玻璃化转变温度约148℃，难以长期承受150℃以上连续工况；
2. 力学性能偏弱：常规PEEK多孔膜断裂伸长率低，膜丝卷绕封装时易断裂，模组量产良率低；
3. 孔径分布宽泛：传统制膜工艺所得膜最大孔径与平均孔径比值偏高，筛分精度不足，降低气体分离选择性；
4. 制膜工艺繁琐：现有共混萃取方案成型后孔隙收缩明显，需复杂工艺调控孔隙结构，规模化生产成本高；
5. 应用单一：多数PAEK平板膜仅适配单一分离工况，中空型产品稀缺，装填密度低，设备占地大。
索维本次专利采用PEDEK单元改性PEEK共聚基材，搭配热诱导结晶+溶剂萃取工艺，同步优化孔径均匀度与机械韧性，打造通用型中空纤维支撑基底。
二、核心基材：PEDEK-PEEK二元共聚高分子
专利核心膜基材为PEDEK-PEEK聚芳醚酮共聚物，分子链包含两类重复单元，摩尔比调控区间55:45~99:1，优选70:30至80:30：
1. RPEEK单元：经典聚醚醚酮链段，赋予材料耐化学腐蚀、耐高温基础性能；
2. RPEDEK单元：联苯型醚酮结构，提升材料玻璃化温度、拉伸韧性，改善熔体加工流动性。
共聚物在膜整体质量中占比≥60%，可少量添加聚酰亚胺（PEI）作为可萃取造孔组分，成品仅残留微量造孔聚合物残渣，不影响膜耐介质性能。
三、三段式工业化中空纤维制备工艺
整套连续纺丝生产流程无需复杂高温相分离设备，分为熔融成型、热定型、溶剂萃取三大核心工序：
1. 熔融共混挤出工序
将PEDEK-PEEK共聚物与造孔用PEI树脂熔融混炼，制成均匀铸膜料；采用管中管同心喷丝头高温挤出初生中空纤维，精准控制外径0.1~2.0mm、壁厚10~500μm。
2. 高温热定型结晶工序
初生纤维200~350℃热处理1~120分钟，促使共聚基体部分结晶，抑制后续萃取过程孔隙收缩，稳定孔径结构。
3. 选择性溶剂萃取造孔
选用二氯甲烷、NMP/乙醇胺混合溶剂等选择性浸泡，完全溶出PEI造孔相，仅保留不溶PEDEK-PEEK骨架，形成贯通多孔结构；萃取后异丙醇清洗、室温干燥，得到原生多孔中空基底膜。
四、基底膜关键理化性能指标
1. 孔径均匀性优异：气泡点孔径/平均流量孔径（BPD/MFD）仅1.00~2.50，样品M1、M2该数值低至1.25、1.11，孔径离散度远低于市面同类PAEK膜；
2. 孔隙率可调：体积孔隙率40%~95%，主流应用区间55%~85%；
3. 力学性能突出：拉伸模量≥100MPa，优选230MPa以上；断裂伸长最高可达47%，远优于同组分平板膜，封装、使用不易破损；
4. 孔径可控：平均流通孔径0.005~0.350μm，适配纳滤级、气体分离级筛分需求；
5. 耐介质稳定：共聚骨架耐受DMF、NMP、醇类、酸碱等各类有机溶剂，高温工况无溶胀破损。
五、复合分离膜构建与多场景应用
（一）复合膜涂布方案
本中空纤维作为支撑层，可在内外表面涂覆功能分离层形成完整复合膜：
1. 中间过渡层（底涂层）：可选PDMS聚二甲基硅氧烷，填平基底微小缺陷，提升功能层附着力；
2. 选择性分离层：适配不同工况，可选PEO-PBT嵌段共聚物、磺化PEEK、全氟高分子、PIM等材料。
（二）主流工业应用场景
1. 气体分离：电厂烟气CO₂捕集、沼气/天然气脱碳、混合氢气提纯、烟气水汽脱除，复合膜CO₂/N₂选择性可达40，CO₂/CH₄选择性12；
2. 渗透汽化分离：乙醇/水体系脱水、有机溶剂提纯，40~60℃工况下分离系数稳定8.6以上；
3. 精细化工液相过滤：高温、强腐蚀有机料液精密分离；
4. 配套模组优势：中空结构装填密度高，同等处理量设备体积更小，适配海上平台、小型分布式碳捕集装置。
六、产业化技术优势
1. 基材自主可控：索维自研PEDEK-PEEK共聚树脂，无需外购特种膜原料，量产成本可控；
2. 工艺兼容现有纺丝产线，熔融挤出+萃取流程可连续化大批量生产；
3. 一膜多用：同一基底膜通过更换表面分离层，兼顾碳捕集、有机溶剂分离两大高增长赛道；
4. 机械强度提升降低模组报废率，减少设备运维更换成本；
5. 耐高温耐溶剂特性适配化工、能源严苛工业工况，拓展PAEK膜应用边界。
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