CN116328566A - 一种透湿用指状孔中空纤维膜及其制备方法 - Google Patents

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CN116328566A CN202310131635.4A CN202310131635A CN116328566A CN 116328566 A CN116328566 A CN 116328566A CN 202310131635 A CN202310131635 A CN 202310131635A CN 116328566 A CN116328566 A CN 116328566A
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Abstract

本发明涉及透湿膜材料技术领域，提供一种透湿用指状孔中空纤维膜及其制备方法。该膜主体包括第一指状孔层和第二指状孔层，第一指状孔层和第二指状孔层之间具有海绵状多孔结构的支撑层；第一指状孔层、支撑层和第二指状孔层之间以连续纤维过渡连接；第一指状孔层具有沿膜周向分布的若干第一指状孔，第二指状孔层具有沿膜周向分布的若干第二指状孔；第一指状孔的平均长径不低于30μm；第二指状孔的平均长径比第一指状孔的平均长径长10‑30μm。本申请提供的透湿用指状孔中空纤维膜具有较高的水蒸汽透过速率和水转化效率，同时确保中空纤维膜的机械强度，延长其使用寿命。

Description

一种透湿用指状孔中空纤维膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及透湿膜材料技术领域，尤其涉及一种透湿用指状孔中空纤维膜及其制备方法。
背景技术
中空纤维分离膜包括透湿中空纤维膜，主要应用于加湿器，一般具有良好的亲水性和选择透过性，将空气中的水蒸汽与其他气体组分分离，水蒸汽从湿度高的一侧透过膜传递到湿度低的一侧。
其中，膜的水转化效率与中空纤维膜的平均孔径和孔隙率关系密切，膜的平均孔径越大，孔隙率越大，水蒸汽的透过速率越高，中空纤维膜的水转化效率越高，但随着膜的平均孔径的增大，孔隙率的增大导致膜的机械强度大大降低，降低膜的使用寿命。
日本东丽株式会社于2009年公开的专利CN102481524B提供了一种水蒸汽透过性膜，适用于燃料电池体系的加湿装置的水蒸气透过性膜、中空纱膜和中空纱膜组件。具有相邻的致密层和支持层，该致密层：在该层内具有孔长0.1μm以下的孔隙，该层的厚度为0.1μm以上2μm以下；该支持层：厚度方向上距离致密层和支持层的界面2μm以内的支持层侧中存在的孔隙中、孔长最长的孔隙的长度为0.3μm以上，厚度方向上距离该界面2μm以上4μm以内的支持层侧中存在的孔隙中、孔长最长的孔隙的长度为0.5μm以上，该孔隙的长度比该孔隙的长度长。可知，支撑层内具有单层指状孔结构，由于单层指状孔的孔长较长，因此该膜具有较低的机械强度。
因此，制备一种具有较高水转化效率和较强机械性能的透湿性中空纤维膜，是本领域技术人员亟需解决的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明旨在提供一种透湿用指状孔中空纤维膜及其制备方法。其中，该中空纤维膜能够显示出较高的水蒸汽透过速率和水转化效率，同时确保中空纤维膜的机械强度，延长其使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种透湿用指状孔中空纤维膜，包括主体，主体的一侧为内表面，另一侧为外表面，所述主体内具有非定向曲折通路，其特征在于，所述主体包括第一指状孔层和第二指状孔层，所述第一指状孔层靠近所述主体的外表面区域，所述第二指状孔层靠近所述主体的内表面区域；所述第二指状孔层靠近内表面的一侧为用于水蒸气冷凝的冷凝层，所述冷凝层的一侧为内表面；所述第一指状孔层和第二指状孔层之间具有海绵状多孔结构的支撑层；所述第一指状孔层、支撑层和第二指状孔层之间以连续纤维过渡连接；所述第一指状孔层具有沿膜周向分布的若干第一指状孔，所述第二指状孔层具有沿膜周向分布的若干第二指状孔；所述第一指状孔和第二指状孔的长径延伸方向为所述中空纤维膜径向，所述第一指状孔和第二指状孔的短径延伸方向为所述中空纤维膜的周向；所述第一指状孔的平均长径不低于30μm；所述第二指状孔的平均长径比所述第一指状孔的平均长径长10-30μm。
需要说明的是，其中非定向曲折通路是指无规则取向的沟槽结构和/或离散分布的孔洞结构，且各非定向曲折通路相互贯通。“连续纤维相连接”可理解为保护层、多孔层和冷凝层之间的纤维“一体成型”，以整体连续连接的形式存在，无需另外粘合连接，除非通过外力撕裂，否则连续纤维之间不能相互分离。第一指状孔层是主体靠近外表面具有第一指状孔的区域，其中水蒸汽以汽体形式扩散。第二指状孔层是主体靠近内表面具有第二指状孔的区域。支撑层是位于第一指状孔层与第二指状孔层之间的海绵状网络结构区域，其中水蒸汽以汽体形式扩散。冷凝层为水蒸汽由汽体转化为液体的区域。指状孔为人按压手指后留下痕迹的样子的孔洞，最长内径(即长径)朝着水蒸汽透过方向沿中空纤维膜厚度方向取向。
本申请中水蒸汽通过外表面进入膜内的第一指状孔层，由于第一指状孔的平均长径不低于30μm，使水蒸汽具有较低的传质阻力，增加了水蒸汽的透过速率，使大量水蒸汽进入支撑层，水蒸汽在支撑层内汇聚，使支撑层与第二指状孔层之间具有较大的浓度差，进而促使支撑层内的水蒸汽向第二指状孔层内流动，增加了水蒸气流动的驱动力，加速了水蒸汽的透过速率，同时第一指状孔层与第二指状孔层之间的支撑层确保了中空纤维膜的拉伸强度和抗形变的能力，避免中空纤维膜在外力的作用下断裂或孔洞结构坍塌。水蒸汽在浓度差的驱动下流动至第二指状孔层，其中，第二指状孔的平均长径比第以指状孔的平均长径长10-30μm，避免第一指状孔过长，水蒸气透过速率过快，过量的水蒸汽进入支撑层，使支撑层的流道堵塞，进而形成浓差极化，使水蒸汽向第一指状孔层回流，同时以避免承受外在压力时的中空纤维膜靠近外表面的孔洞结构坍塌；第二指状孔的平均长径较长，保证水蒸汽依然具有较高透过速率的同时，增加水蒸汽的流通路径，避免大量水蒸汽同时达到冷凝层，并汇聚在冷凝层，进而堵塞冷凝层的流道，使水蒸汽回流，降低水蒸汽的透过速率，进而降低水蒸汽的水转化效率。本申请中第一指状孔层和第二指状孔层之间具有支撑层，且第一指状孔和第二指状孔具有合适的平均长径，在保证中空纤维膜的机械强度的同时，使中空纤维膜具有较高的水蒸汽透过速率和水转化效率。
进一步的，所述第一指状孔的平均长径为40-65μm，所述第一指状孔的平均长径与其平均短径之比为5.5-7；所述第二指状孔的平均长径为60-85μm,所述第二指状孔的平均长径与其平均短径之比为7.5-9.5。
需要说明的是，第一指状孔与第二指状孔的形状近似椭圆形，椭圆的长径与短径之比为形状比，当形状比接近1时，椭圆的长径与短径均需要承受一定的应力，可见当形状比大于1时，形状比越小短径承受的应力越大，即中空纤维膜承受的压力分散在长径与短径处，以增大中空纤维膜的抗形变能力，避免结构坍塌。因此本申请中第一指状孔和第二指状孔的平均长径与平均短径之比可视为形状比，第一指状孔的形状比小于第二指状孔的形状比，可见在承受压力时第一指状孔的短径承受的应力较大，可将压力分散，进而降低压力对中空纤维膜径向的作用，使中空纤维膜靠近外表面区域的抗变形能力更强。
本申请中第一指状孔的平均长径为40-65μm，第二指状孔的平均长径为60-85μm，使中空纤维膜具有较高的水蒸汽透过速率，进而增大水状化效率；且第一指状孔的形状比小于第二指状孔的形状比，第一指状孔对承受的压力分散的更加均匀，第一指状孔对第二指状孔起到一定保护作用，降低压力对中空纤维膜的径向作用，有效避免中空纤维膜的结构坍塌，使其结构更加稳定，以确保中空纤维膜的机械强度。
再进一步的，所述第二指状孔的平均短径为6.5-9.5μm，所述第二指状孔的平均短径与所述第一指状孔的平均短径之比为0.7-1.2。
本申请中第二指状孔的平均短径具有合适的尺寸，使水蒸汽在第二指状孔内具有较高的透过速率，避免水蒸汽在支撑层内滞留，进而降低水转化效率；本申请中第二指状孔的平均短径与第一指状孔的平均短径具有合适的比值，使水蒸汽在中空纤维膜内的扩散速率为匀速进行，使水蒸汽在中空纤维膜内顺畅的通过，以确保水转化效率，避免水蒸汽在第一指状孔内的扩散速率过快，水蒸汽在支撑层内形成浓差极化使水蒸汽回流，增大水蒸汽在第一指状孔内的传质阻力，或避免大量水蒸汽突然涌入第二指状孔，第二指状孔中过量的水蒸汽无法及时通过冷凝层扩散至膜外，易造成水蒸汽回流，增大传质阻力，降低水蒸汽的透过速率，进而降低水转化效率。
再进一步的，所述第一指状孔的平均长径与第二指状孔的平均长径之和占所述中空纤维膜的厚度的60％-80％。
本申请中第一指状孔的平均长径与第二指状孔的平均长径之和占所述中空纤维膜的厚度的60％-80％，增大了中空纤维膜的孔隙率，使中空纤维膜具有较大的水蒸汽透过速率，同时又保证了中空纤维膜的机械强度，可有效避免中空纤维膜在工作过程中承受压力致使中空纤维膜结构坍塌。若第一指状孔的平均长径与第二指状孔的平均长径之和在所述中空纤维膜中占比过大，则大大降低了中空纤维膜的机械强度，进而大大降低了中空纤维膜的使用寿命；若第一指状孔的平均长径与第二指状孔的平均长径之和在所述中空纤维膜中占比较小，则降低了水蒸汽的透过速率，进而降低中空纤维膜的水转化效率。
再进一步的，所述相邻两第一指状孔之间的距离为第一距离，所述第一距离的平均长度为2-6μm；所述相邻两第二指状孔之间的距离为第二距离，所述第二距离的平均长度与所述第一距离的平均长度之比为0.1-0.5。
本申请中第一距离的平均长度为2-6μm，使第一指状孔层具有较高的机械强度，避免第一指状孔层承受压力时造成结构塌陷，同时对第二指状孔层起到保护作用；本申请中第二距离的平均长度与第一距离的平均长度之比为0.1-0.5，即第二距离的平均长度小于第一距离的平均长度，第一指状孔层内第一指状孔的孔密度小于第二指状孔层内第二指状孔的孔密度，即第二指状孔层的流道较多，使汇集在支撑层内的水蒸汽均匀分散在第二指状孔的流道内，使第二指状孔层内各个流道的水蒸汽以匀速通过，避免各流道内水蒸汽的透过速率不同，使进入冷凝层的水蒸汽流速不同，增大水蒸汽与孔壁的碰撞，进而增大冷凝层的传质阻力。本申请中第二距离的平均长度与第一距离的平均长度具有合适的比值，使水蒸汽在中空纤维膜内流通速率更加均匀，避免水蒸汽之间碰撞或水蒸汽与孔壁之间碰撞，降低水蒸汽的透过速率，进而降低中空纤维膜的水转化效率。其中，孔密度为膜截面的单位面积上的平均孔洞数。
再进一步的，所述第一指状孔的孔壁具有若干第一孔洞，靠近所述支撑层的第一孔洞的孔径大于靠近所述外表面的第一孔洞的孔径；所述第二指状孔的孔壁具有若干第二孔洞，靠近所述支撑层的第二孔洞的孔径大于靠近所述内表面的第二孔洞的孔径。
本申请中相邻两第一指状孔之间具有非定向曲折的若干第一流道，部分水蒸汽通过第一流道和第一孔洞进入第一指状孔，再通过第一指状孔进入支撑层，随着第一流道长度的增加，进入流道内水蒸汽的量越来越多。其中第一指状孔中靠近支撑层的第一孔洞的孔径大于靠近外表面的第一孔洞的孔径，以增加第一流道内水蒸汽的扩散速度，避免水蒸汽在第一流道内聚集堵塞第一流道，以提高第一流道内水蒸汽向第一指状孔的扩散速率，增大水蒸汽的水转化效率。相邻两第二指状孔之间具有非定向曲折的若干第二流道，支撑层的水蒸汽在浓度差的作用下，瞬间大量的涌入第二指状孔。第二指状孔内的部分水蒸汽通过第二孔洞进入第二流道，可有效将进入第二指状孔层的水蒸汽进行分流，避免第二指状孔内的水蒸汽量过多，瞬间涌入冷凝层内的水蒸汽过多堵塞冷凝层的孔洞，降低水蒸汽的透过速率，进而降低水转化效率。其中靠近支撑层的第二孔洞的孔径大于靠近内表面的第二孔洞的孔径，当大量水蒸汽进入第二孔洞时，较多的水蒸汽通过较大孔径的第二孔洞进入第二流道，使第二指状孔内的水蒸汽分流，避免瞬间涌入的水蒸汽互相碰撞增大传质阻力。
优选的，所述第一孔洞的平均孔径为250-400nm，所述第一孔洞的平均孔径与所述第二孔洞的平均孔径之比为1.1-1.6；所述第一指状孔的孔壁的孔洞面积率为15％-35％，所述第一指状孔的孔壁的孔洞面积率与第二指状孔的孔壁的孔洞面积率之比为0.5-0.9。
本申请中第一孔洞的平均孔径为250-400nm，使第一流道内的水蒸汽通过第一孔洞进入第一指状孔，以增加水蒸汽的透过速率。若第一孔洞的平均孔径过大，则使第一指状孔层的机械强度降低；若第一孔洞的平均孔径较小，则降低中空纤维膜的水蒸汽透过速率。第一孔洞的平均孔径与第二孔洞的平均孔径之比为1.1-1.6，使中空纤维膜内水蒸汽以匀速通过中空纤维膜，不存在水蒸汽因流通速率不均，导致水蒸汽通过速率降低的现象。若第一孔洞的平均孔径与第二孔洞的平均孔径之比过大，则水蒸汽进入第一指状孔的量增加，进而增大了水蒸汽的透过速率，进而增加了水蒸汽通过量，易导致支撑层的孔洞堵塞或冷凝层的孔洞堵塞，使水蒸汽无法及时扩散至膜外，降低水转化效率；同时降低第一指状孔层的机械强度。若第一孔洞的平均孔径与第二孔洞的平均孔径之比较小，则降低了水蒸汽的通过量，进而降低了中空纤维膜的水转化效率。
本申请第一指状孔具有合适的孔洞面积率，使第一指状孔层有合适的水蒸汽通过量和水蒸气透过速率，同时保证第一指状孔层的机械强度，进而起到保护第二指状孔层的作用。第一指状孔的孔壁的孔洞面积率与第二指状孔的孔壁的孔洞面积率之比为0.5-0.9，使中空纤维膜具有合适的机械强度，确保靠近外表面区域的第一指状孔层具有较好的抗变形性；同时使中空纤维膜各个区域的水蒸汽以匀速通过，以避免某一区域的水蒸汽速率过大而降低中空纤维膜的水转化效率。
再进一步的，所述支撑层具有形成多孔结构的支撑纤维，所述支撑纤维为条状结构，所述支撑纤维的平均直径为80-180nm。
本申请中支撑层内支撑纤维的平均直径为80-180nm，使支撑层具有合适的平均孔径，进而使水蒸汽具有合适的透过速率，同时使支撑层具有较高的机械强度，以确保中空纤维膜的抗形变能力和拉伸强度。若支撑纤维的平均直径过大，则降低支撑层的平均孔径，进而降低支撑层的孔隙率，易使水蒸汽堵塞支撑层的孔洞，进而降低水蒸汽透过效率；若支撑纤维的平均直径较小，则降低支撑层的机械强度，进而降低中空纤维膜的机械强度，同时增大了水蒸汽通过支撑层的速率，使大量的水蒸汽进入第二指状孔层，导致大量的水蒸汽进入冷凝层，易在冷凝层处造成浓差极化，进而降低水蒸汽的透过速率，进而降低水转化效率。
再进一步的，所述支撑层的厚度为所述中空纤维膜厚度的5％-20％，所述支撑层的厚度为所述第二指状孔的平均长径的10％-30％，所述支撑层的平均孔径为200-300nm。
本申请中支撑层的厚度为中空纤维膜厚度的5％-20％，以使中空纤维膜具有较高的机械性能，同时使水蒸汽在支撑层内汇集合适的量，使进入第二指状孔层的水蒸汽的量较合适，进而确保水蒸汽在中空纤维膜内以匀速流通。若支撑层的厚度过厚，则支撑层内水蒸汽汇集量较大，涌入第二指状孔层的量较大，进而增大第二指状孔内的传质阻力，进而降低水蒸汽的透过速率，导致水转化效率降低；若支撑层较薄，则降低中空纤维的机械强度，同时汇聚支撑层内的水蒸汽量较少，使支撑层与第二指状孔层的浓度差较小，降低水蒸汽由支撑层向第二指状孔层的驱动力，进而降低水转化效率。
本申请中支撑层的厚度为第二指状孔的平均长径的10％-30％，使水蒸汽在支撑层内聚集的量，在进入第二指状孔的水蒸汽具有与在支撑层内的水蒸汽的流动较为均匀的速率。本申请中支撑层的平均孔径为200-300nm，保证了支撑层的机械强度，同时保证了水蒸汽在支撑层内汇聚的量，以驱动水蒸汽向第二指状孔层流动。
再进一步的，所述第一指状孔层一侧为第一多孔层，所述第一多孔层的一侧为外表面，所述第一多孔层的厚度占所述中空纤维膜厚度的1％-10％，所述第一多孔层的平均孔径为50-150nm；所述第一多孔层具有形成多孔结构的第一纤维，所述第一纤维为条状结构，所述第一纤维的平均直径为10-80nm。
本申请中第一多孔层的厚度占中空纤维膜厚度的1％-10％，增大了外表面区域的机械强度，以保护第一指状孔层，增加了第一指状孔层的抗变形能力，对第一指状孔层起到保护作用，避免第一指状孔层发生在承受外在压力时发生结构坍塌。当第一多孔层的厚度在中空纤维膜中所占比例较大时，降低了中空纤维膜的孔隙率，同时使水蒸汽进入中空纤维膜内的量降低；当第一多孔层的厚度在中空纤维膜中所占比例较小时，降低第一多孔层的机械强度，使其丧失对第一指状孔层的保护作用，当第一指状孔层承受压力时易导致结构坍塌，进而降低中空纤维膜的水转化效率。
本申请中第一多孔层具有合适的平均孔径，且第一多孔层的第一纤维的平均直径为10-80nm，第一纤维具有合适的平均直径，使第一多孔层具有合适的平均孔径，使进入第一多孔层的水蒸汽具有合适的透过速率，使中空纤维膜整体的透过速率更加均匀；同时使第一多孔层具有较好的机械性能，对第一指状孔层起到有效的保护作用。
再进一步的，所述第一多孔层还具有第一皮层区，所述第一皮层区的一侧为外表面，所述外表面为致密表面，所述第一皮层区的厚度占第一多孔层的厚度的5％-25％。
本申请中外表面为致密表面，其中致密表面是为扫描电镜在50000倍下拍摄时，其内表面的孔面积率(即孔洞面积：内表面积)不大于6％，即存在无法观察到的孔洞结构或可观察到极少数量的孔洞结构这两种情况。水蒸汽吸附于外表面，使中空纤维膜内外形成浓度差，使水蒸汽从外表面向膜内成簇迁移，增大了水蒸汽的透过量，同时大大降低了气体的通过量。第一皮层区的厚度占第一多孔层的厚度的5％-25％，使第一多孔层具有更大的机械强度，同时第一多孔层对第一指状孔层的保护效果会更好。若第一皮层区的厚度在第一多孔层的厚度的占比较大，则降低水蒸汽进入第一多孔层的速率，进而降低水蒸汽的透过量；若第一皮层区的厚度在第一多孔层的厚度的占比较小，则降低第一多孔层的机械强度，进而降低中空纤维膜的机械强度，进而降低抗形变的能力。本申请外表面致密，同时第一皮层具有合适的厚度，使第一多孔层具有合适的水蒸汽透过速率和机械强度。
再进一步的，所述冷凝层的厚度占所述中空纤维膜厚度的3％-8％，所述第一多孔层的平均孔径为所述冷凝层的平均孔径的1.1-1.5倍，所述冷凝层的厚度与所述第二指状孔层厚度之比为0.08-0.18；所述冷凝层具有形成多孔结构的第二纤维，所述第二纤维为条状结构，所述第二纤维的平均直径为20-80nm。
本申请冷凝层中的厚度占中空纤维膜厚度的3％-8％，使膜内的水蒸汽具有合适的渗透速率，避免水蒸汽渗透速率过快堵塞冷凝层的膜孔，进而避免水蒸汽在冷凝层形成浓差极化。本申请第一多孔层的平均孔径为冷凝层的平均孔径的1.1-1.5倍，使水蒸汽以较快的速率进入第一指状孔层，以增加水蒸汽进入中空纤维膜内的量，进而增加中空纤维膜的水转化效率，水蒸汽进入第二指状孔层，冷凝层的厚度与所述第二指状孔层厚度之比为0.08-0.18，水蒸汽在第二指状孔层流动时间较长，且随着在第二指状孔层内的流动，水蒸汽的渗透速率逐渐降低，使水蒸气以合适的速度进入冷凝层，冷凝层内合适的平均孔径使水蒸汽液化成水，沿着冷凝层向膜外扩散。其中，第一多孔层和冷凝层的平均孔径、冷凝层的厚度和第二指状孔层的厚度之间的尺寸和大小相互影响，在上述条件共同作用下，使水蒸汽在中空膜内具有合适的渗透速率。冷凝层的第二纤维具有合适的平均直径，使冷凝层具有合适的孔径，使水蒸汽转化液化成水后，以合适的速率向内表面扩散；同时使冷凝层具有较高的机械强度，以使中空纤维膜具有较高的机械强度。
再进一步的，所述冷凝层还具有第二皮层区，所述第二皮层区的一侧为内表面，所述内表面为致密表面，所述第二皮层区的厚度占所述冷凝层的厚度的1％-8％。
本申请内表面为致密表面，其中致密表面是为扫描电镜在50000倍下拍摄时，其内表面的孔面积率(即孔洞面积：内表面积)不大于6％，即存在无法观察到的孔洞结构或可观察到极少数量的孔洞结构这两种情况。当冷凝层的水扩散至内表面，被中空纤维膜内腔的干空气所带走。第二皮层区的厚度占冷凝层的厚度的1％-8％，使冷凝层具有合适的机械强度，同时使冷凝层在具有合适的水蒸汽渗透速率和水扩散速率，以使中空纤维膜的水转化效率增加。
再进一步的，所述中空纤维膜的孔隙率为70％-88％，厚度为150-250μm，水转化效率为50％-70％，空气透过量为1-3L/min/m2@80KPa，水蒸汽透过速率为0.5-2.5g/min。
通量，指中空纤维膜在分离过程中一定工作压力下单位时间内通过单位膜面积上的物质透过量。本申请中空气的通量为10-25ml/min/m2@80KPa，其通量较小，说明中空纤维膜空气渗透通量较小；本申请提供的中空纤维膜的水转化效率为50％-70％，保证较高的水转化效率，同时具有较小的空气通过量，使中空纤维膜具有良好的加湿效果。
上述任一项所述的透湿用指状孔中空纤维膜的制备方法，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：成膜聚合物16-21份、亲水添加剂1-5份和第一有机溶剂74-83份，所述铸膜液的温度为10-30℃；所述成膜聚合物为砜类聚合物、聚芳醚腈、聚芳醚醚腈和聚丙烯腈中的任意一种；所述芯液包括非溶剂和第二有机溶剂，所述非溶剂为水，非溶剂的含量为70％-100％，所述芯液的温度为10-30℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为1-15s，空气浴的相对湿度为80％-100％，空气浴的温度比铸膜液温度低5-10℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为40-70℃，再分相时间为15-55s，所述凝固浴为水和第三有机溶剂的混合物，所述凝固浴中水含量为70％-100％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
进一步的，所述铸膜液还包括1-6份的磺化聚醚砜。所述亲水添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、二甘醇和三甘醇中的至少一种；所述第一有机溶剂、第二有机溶剂和第三有机溶剂均为二甲亚砜、二甲基甲酰胺、N-乙基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和碳酸二甲酯中的至少一种；所述砜类聚合物为聚醚砜、聚砜和聚芳砜中的至少一种。
在上述方法中，制备铸膜液和芯液，铸膜液包括成膜聚合物、亲水添加剂和第一有机溶剂，其中，亲水添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、二甘醇和三甘醇中的至少一种，以增加铸膜液的亲水性，使其在分相的过程中通过与凝固浴的共同作用，使有机溶剂更容易被凝固浴溶解，从而使得成膜聚合物更容易析出，使得形成具有合适孔径的膜，同时增加所制备的中空纤维膜的亲水性；当铸膜液中的成膜聚合物为砜类聚合物时，还可通过添加少量的磺化聚醚砜进一步增加膜的亲水性，若磺化聚醚砜的含量过高，会使成膜过程中的力学强度变低、变脆，进而降低中空纤维膜的拉伸强度。芯液包括第二有机溶剂和较高含量的非溶剂(水)，芯液中水的含量为70％-100％，当铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出时，纺丝喷嘴的温度和铸膜液的温度相同，避免纺丝喷嘴温度过高影响铸膜液的温度，且随着芯液中的非溶剂含量的增加，中空纤维膜的内表面孔隙率越低，内表面越光滑，随着芯液中水含量的增加，铸膜液和芯液间的化学势能逐渐增加，使铸膜液中溶剂和芯液间的交换速率增大，使膜内表面为致密表面，同时形成冷凝层，芯液通过冷凝层进入膜内部，使铸膜液中溶剂和芯液间的交换速率大大降低，致使靠近内表面区域形成第二指状孔层。另外，由于磺化聚醚砜为水溶性物质，根据相似相容原理，磺化聚醚砜逐渐向芯液移动，使得内表面磺酸基团的含量大于外表面磺酸基团的含量，且磺酸基团的含量由内表面向外表面逐渐减小，导致亲水性由内表面至外表面逐渐减小。将具有内、外表面的成型品，置于湿度较高的气流中，分相速度较快，使外表面形成致密表面，同时在靠近外表面区域形成具有海绵孔洞结构的第一多孔层，将预分相的成型品置于凝固浴中进行再分相，凝固浴由内、外表面沿膜厚度方向向内表面渗入，并使其分相，确保第一有机溶剂充分析出。凝固浴具有合适的温度，使中空纤维膜结构中存在双排指状孔，而凝固浴温度过高时，膜结构中出现双排指状孔向单排指状孔转变。可能是由于凝固浴具有较合适的温度，使聚合物中的大分子链和聚合物聚集体之间的链段运动松弛，以形成指状孔较多的双排指状孔，但随温度的进一步升高，聚合物的某些次级松弛使膜网络孔径减小，即形成较厚的海绵状孔和单层指状孔。凝固浴温度越高，膜皮层形成速度越快，一定程度上减缓了皮层以内铸膜液的分相速度，从而出现膜外排指状孔逐渐被海绵状孔代替的现象。当凝固浴中的水含量较少时，凝固浴从外表面向中空纤维膜内部渗入，分相速度较慢，形成大孔结构，再逐渐向内表面扩散，随着扩散速度的降低，形成的孔径逐渐降低呈梯度分布；当凝固浴中水含量相对较多时，分相速度较快，首先形成小孔径的孔洞，随着凝固浴渗入量的增加，形成大孔的指状孔，凝固浴渗入膜一定厚度，渗入速度逐渐降低，形成小孔径结构的支撑层。又因为空气浴的温度比铸膜液温度低，空气浴对膜丝进行降温，使靠近外表面区域的皮层形成速度较快，一定程度上减缓了皮层以内铸膜液的分相速度，因此靠近内表面区域的第二指状孔的长径大于靠近外表面区域的第一指状孔的长径。将形成的生膜在拉伸速率为3-12m/min下，进行1-5倍的拉伸处理，可有效避免分相形成的孔洞收缩，起到定型的作用，且合适的拉伸速率下同一层级的孔径尺寸较为均匀，合适的拉伸倍数，可有效避免拉伸效率倍数过大导致纤维断裂或拉伸倍数较小导致拉伸效果不好。最后在水中进行清洗，清洗后烘干处理，得到中空纤维膜。
通过本申请能够带来如下有益效果：本申请提供的中空纤维膜显示出较高的水蒸汽透过速率和水转化效率，同时确保中空纤维膜的机械强度，延长其使用寿命。本发明提供的制备方法，可以方便、快速、有效地制备获得上述中空纤维膜。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为实施例1制备获得的透湿用指状孔中空纤维膜横截面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为200×；
图2为实施例1制备获得的透湿用指状孔中空纤维膜第二指状孔层纵截面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为2000×；
图3为实施例1制备获得的透湿用指状孔中空纤维膜第一指状孔层纵截面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为2000×；
图4为实施例1制备获得的透湿用指状孔中空纤维膜内表面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为5000×；
图5为实施例1制备获得的透湿用指状孔中空纤维膜外表面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为5000×；
图6为实施例3制备获得的透湿用指状孔中空纤维膜第二指状孔层纵截面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为5000×；
图7为实施例3制备获得的透湿用指状孔中空纤维膜冷凝层纵截面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为20000×；
图8为实施例3制备获得的透湿用指状孔中空纤维膜内表面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为10000×；
图9为实施例3制备获得的透湿用指状孔中空纤维膜外表米娜的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为10000×；
图10为实施例3制备获得的透湿用指状孔中空纤维膜第一指状孔层纵截面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为5000×；
图11为实施例3制备获得的透湿用指状孔中空纤维膜第一多孔层的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为20000×；
图12为实施例3制备获得的透湿用指状孔中空纤维膜支撑层截面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为10000×。
具体实施方式
为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面以实施例的方式进行详细说明。如未特殊说明，在下述实施例中，制备中空纤维膜所用的原料及设备均可通过商业途径购得。其中，采用日立公司提供的型号为S-5500的扫描电镜对滤膜的结构形貌进行表征。
实施例1
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：聚醚砜18份、聚乙烯吡咯烷酮3.5份、二甲基甲酰胺74份和1份磺化聚醚砜，所述铸膜液的温度为20℃；所述芯液包括水和二甲亚砜，水的含量为85％，所述芯液的温度为27℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为8s，空气浴的相对湿度为85％，空气浴的温度比铸膜液温度低6.5℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为45℃，再分相时间为35s，所述凝固浴为水和N-乙基吡咯烷酮的混合物，所述凝固浴中水含量为80％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
实施例2
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17份、二甘醇2份和二甲基乙酰胺76份，所述铸膜液的温度为15℃；所述芯液包括水和二甲基甲酰胺，水的含量为90％，所述芯液的温度为28℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为12s，空气浴的相对湿度为90％，空气浴的温度比铸膜液温度低7℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为50℃，再分相时间为40s，所述凝固浴为水和二甲亚砜的混合物，所述凝固浴中水含量为90％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
实施例3
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：聚芳砜17.5份、三甘醇2.5份、二甲亚砜77份和3份磺化聚醚砜，所述铸膜液的温度为18℃；所述芯液包括水和N-甲基吡咯烷酮，水的含量为95％，所述芯液的温度为25℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为10s，空气浴的相对湿度为83％，空气浴的温度比铸膜液温度低8℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为55℃，再分相时间为55s，所述凝固浴为水和N-乙基吡咯烷酮的混合物，所述凝固浴中水含量为95％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
实施例4
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：聚醚砜16份、聚乙二醇3份和二甲基乙酰胺79份，所述铸膜液的温度为12℃；所述芯液包括水和N-甲基吡咯烷酮，水的含量为80％，所述芯液的温度为20℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为13s，空气浴的相对湿度为95％，空气浴的温度比铸膜液温度低7.5℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为60℃，再分相时间为45s，所述凝固浴为水和二甲基甲酰胺的混合物，所述凝固浴中水含量为85％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
实施例5
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：聚芳砜18份、二甘醇1份和N-乙基吡咯烷酮80份，所述铸膜液的温度为25℃；所述芯液包括水和二甲基乙酰胺，水的含量为75％，所述芯液的温度为18℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为6s，空气浴的相对湿度为87％，空气浴的温度比铸膜液温度低8.5℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为65℃，再分相时间为25s，所述凝固浴为水和二甲亚砜的混合物，所述凝固浴中水含量为75％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
实施例6
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19.5份、三甘醇4份、二甲基甲酰胺81份和4份磺化聚醚砜，所述铸膜液的温度为23℃；所述芯液包括水和N-乙基吡咯烷酮，水的含量为78％，所述芯液的温度为15℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为7s，空气浴的相对湿度为94％，空气浴的温度比铸膜液温度低9℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为40℃，再分相时间为30s，所述凝固浴为水和N-甲基吡咯烷酮的混合物，所述凝固浴中水含量为70％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
实施例7
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：聚芳砜20份、二甘醇4.5份、、N-乙基吡咯烷酮82份和5份磺化聚醚砜，所述铸膜液的温度为27℃；所述芯液包括水和N-甲基吡咯烷酮，水的含量为83％，所述芯液的温度为12℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为5s，空气浴的相对湿度为98％，空气浴的温度比铸膜液温度低9.5℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为70℃，再分相时间为50s，所述凝固浴为水和二甲基甲酰胺的混合物，所述凝固浴中水含量为93％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
实施例8
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21份、聚乙烯吡咯烷酮5份、二甲基乙酰胺83份和磺化聚醚砜6份，所述铸膜液的温度为25℃；所述芯液包括水和二甲亚砜，水的含量为92％，所述芯液的温度为23℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为9s，空气浴的相对湿度为92％，空气浴的温度比铸膜液温度低6℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为58℃，再分相时间为48s，所述凝固浴为水和二甲基甲酰胺的混合物，所述凝固浴中水含量为87％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
实施例9
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：聚芳醚腈19份、聚乙烯吡咯烷酮4.5份和N-甲基吡咯烷酮80份，所述铸膜液的温度为27℃；所述芯液包括水和碳酸二甲酯，水的含量为90％，所述芯液的温度为20℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为12s，空气浴的相对湿度为94％，空气浴的温度比铸膜液温度低5℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为62℃，再分相时间为47s，所述凝固浴为水和二甲基乙酰胺的混合物，所述凝固浴中水含量为85％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
实施例10
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：聚芳醚醚腈20份、聚乙烯吡咯烷酮5份和二甲基乙酰胺82份，所述铸膜液的温度为22℃；所述芯液包括水和N-甲基吡咯烷酮，水的含量为79％，所述芯液的温度为24℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为8s，空气浴的相对湿度为91％，空气浴的温度比铸膜液温度低7℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为57℃，再分相时间为49s，所述凝固浴为水和N-甲基吡咯烷酮的混合物，所述凝固浴中水含量为88％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
实施例11
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：聚丙烯腈17份、三甘醇2份、二甲亚砜76份，所述铸膜液的温度17.5℃；所述芯液包括水和二甲基乙酰胺，水的含量为93％，所述芯液的温度为24℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为9s，空气浴的相对湿度为82％，空气浴的温度比铸膜液温度低7.5℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为53℃，再分相时间为54s，所述凝固浴为水和二甲基甲酰胺的混合物，所述凝固浴中水含量为94％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
对比例1
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：聚醚砜18份、聚乙烯吡咯烷酮3.5份、二甲基甲酰胺74份和1份磺化聚醚砜，所述铸膜液的温度为20℃；所述芯液包括水和二甲亚砜，水的含量为55％，所述芯液的温度为27℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为8s，空气浴的相对湿度为89％，空气浴的温度比铸膜液温度高5℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为45℃，再分相时间为35s，所述凝固浴为水和N-乙基吡咯烷酮的混合物，所述凝固浴中水含量为70％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
对比例1与实施例1相比，增大了空气浴的温度，使第一指状孔的平均长径远远大于第二指状孔的平均长径，大大降低了中空纤维膜的机械强度。
对比例2
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：聚醚砜18份、聚乙烯吡咯烷酮3.5份、二甲基甲酰胺74份和1份磺化聚醚砜，所述铸膜液的温度为20℃；所述芯液包括水和二甲亚砜，水的含量为85％，所述芯液的温度为27℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为8s，空气浴的相对湿度为80％，空气浴的温度比铸膜液温度低6.5℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为80℃，再分相时间为35s，所述凝固浴为水和N-乙基吡咯烷酮的混合物，所述凝固浴中水含量为80％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
对比例2与实施例1其他步骤参数相同的条件下，增大了凝固浴的温度，使其只具有第一指状孔的单层指状孔结构，大大降低了中空纤维膜的机械强度，同时降低了中空纤维膜的水转化效率。
性能实验
结构表征
对各实施例以及对比例所获得的中空纤维膜分别进行纵截面、内表面和外表面的形貌表征，主体中各层的厚度、平均孔径和纤维的测量，以及中空纤维膜的纤维平均直径、孔隙率和厚度的测量，其中，测量数据见表1-4，实施例1-11的形貌表征结果见图1-图12。
表1各示例膜结构的表征
Figure BDA0004084115980000271
Figure BDA0004084115980000281
表2各示例膜结构的表征
Figure BDA0004084115980000282
表3各示例膜结构的表征
Figure BDA0004084115980000283
Figure BDA0004084115980000291
表4各示例膜结构的表征
Figure BDA0004084115980000292
性能测试
采用拉力试验机对各示例所得中空纤维膜进行拉伸强度和伸长率进行测试。
对各示例所得中空纤维膜进行水转化效率的测试。
自制中空纤维小组件，湿空气从wet in端进入，干空气从dry in端进入。在dryout端和wet out端分别用数显温湿度计进行监控，观察增湿效果。通过改变dry in端和wetin端的气体流量大小，来获取不同的增湿数据。通过在dry out端出口处加装一个单向泄压阀来增加dry flow的压力，从而获取不同的增湿数据。
计算结果：
Figure BDA0004084115980000293
式中：D—干气或湿汽的密度，单位(g/m3)，K1、K2—常数，T—中空纤维膜dry in端、dry out端、wet in端或wet out端的温度，单位为(℃)，T1—温度常数，单位为(℃)，
Figure BDA0004084115980000294
—中空纤维膜dry in端、dry out端、wet in端或wetout端的湿度，单位为(％RH)。
V＝Q*H式中：V—干气或湿汽气体的体积，单位(m3)，Q—干气或湿汽气体的体积流量，单位为(m3/h)，H—气体流量时间，单位为h。
m＝ρ*v式中，m—中空纤维膜dry out端或中空纤维膜wet in端的含水量，单位为(g)，ρ—干气或湿汽的密度，单位(g/m3)，v—干气或湿汽气体的体积，单位(m3)。
Figure BDA0004084115980000301
式中，ω—水转化效率，m1—中空纤维膜dry out端的含水量，单位为(g)，m2—中空纤维膜wet in端的水的含量，单位为(g)。
通过气体流量计对各示例所得中空纤维膜进行透气量测试。
表5中空纤维膜性能测试
Figure BDA0004084115980000302
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (17)

1.一种透湿用指状孔中空纤维膜，包括主体，主体的一侧为内表面，另一侧为外表面，所述主体内具有非定向曲折通路，其特征在于，所述主体包括第一指状孔层和第二指状孔层，所述第一指状孔层靠近所述主体的外表面区域，所述第二指状孔层靠近所述主体的内表面区域；所述第二指状孔层靠近内表面的一侧为用于水蒸气冷凝的冷凝层，所述冷凝层的一侧为内表面；
所述第一指状孔层和第二指状孔层之间具有海绵状多孔结构的支撑层；所述第一指状孔层、支撑层和第二指状孔层之间以连续纤维过渡连接；
所述第一指状孔层具有沿膜周向分布的若干第一指状孔，所述第二指状孔层具有沿膜周向分布的若干第二指状孔；所述第一指状孔和第二指状孔的长径延伸方向为所述中空纤维膜径向，所述第一指状孔和第二指状孔的短径延伸方向为所述中空纤维膜的周向；所述第一指状孔的平均长径不低于30μm；所述第二指状孔的平均长径比所述第一指状孔的平均长径长10-30μm。
2.根据权利要求1所述的透湿用指状孔中空纤维膜，其特征在于，所述第一指状孔的平均长径为40-65μm，所述第一指状孔的平均长径与其平均短径之比为5.5-7；
所述第二指状孔的平均长径为60-85μm,所述第二指状孔的平均长径与其平均短径之比为7.5-9.5。
3.根据权利要求1所述的透湿用指状孔中空纤维膜，其特征在于，所述第二指状孔的平均短径为6.5-9.5μm，所述第二指状孔的平均短径与所述第一指状孔的平均短径之比为0.7-1.2。
4.根据权利要求1所述的透湿用指状孔中空纤维膜，其特征在于，所述第一指状孔的平均长径与第二指状孔的平均长径之和占所述中空纤维膜的厚度的60％-80％。
5.根据权利要求1所述的透湿用指状孔中空纤维膜，其特征在于，所述相邻两第一指状孔之间的距离为第一距离，所述第一距离的平均长度为2-6μm；
所述相邻两第二指状孔之间的距离为第二距离，所述第二距离的平均长度与所述第一距离的平均长度之比为0.1-0.5。
6.根据权利要求1所述的透湿用指状孔中空纤维膜，其特征在于，所述第一指状孔的孔壁具有若干第一孔洞，靠近所述支撑层的第一孔洞的孔径大于靠近所述外表面的第一孔洞的孔径；
所述第二指状孔的孔壁具有若干第二孔洞，靠近所述支撑层的第二孔洞的孔径大于靠近所述内表面的第二孔洞的孔径。
7.根据权利要求6所述的透湿用指状孔中空纤维膜，其特征在于，所述第一孔洞的平均孔径为250-400nm，所述第一孔洞的平均孔径与所述第二孔洞的平均孔径之比为1.1-1.6；
所述第一指状孔的孔壁的孔洞面积率为15％-35％，所述第一指状孔的孔壁的孔洞面积率与第二指状孔的孔壁的孔洞面积率之比为0.5-0.9。
8.根据权利要求1所述的透湿用指状孔中空纤维膜，其特征在于，所述支撑层具有形成多孔结构的支撑纤维，所述支撑纤维为条状结构，所述支撑纤维的平均直径为80-180nm。
9.根据权利要求1所述的透湿用指状孔中空纤维膜，其特征在于，所述支撑层的厚度为所述中空纤维膜厚度的5％-20％，所述支撑层的厚度为所述第二指状孔的平均长径的10％-30％，所述支撑层的平均孔径为200-300nm。
10.根据权利要求1所述的透湿用指状孔中空纤维膜，其特征在于，所述第一指状孔层一侧为第一多孔层，所述第一多孔层的一侧为外表面，所述第一多孔层的厚度占所述中空纤维膜厚度的1％-10％，所述第一多孔层的平均孔径为50-150nm；
所述第一多孔层具有形成多孔结构的第一纤维，所述第一纤维为条状结构，所述第一纤维的平均直径为10-80nm。
11.根据权利要求10所述的透湿用指状孔中空纤维膜，其特征在于，所述第一多孔层还具有第一皮层区，所述第一皮层区的一侧为外表面，所述外表面为致密表面，所述第一皮层区的厚度占第一多孔层的厚度的5％-25％。
12.根据权利要求1所述的透湿用指状孔中空纤维膜，其特征在于，所述冷凝层的厚度占所述中空纤维膜厚度的3％-8％，所述第一多孔层的平均孔径为所述冷凝层的平均孔径的1.1-1.5倍，所述冷凝层的厚度与所述第二指状孔层厚度之比为0.08-0.18；
所述冷凝层具有形成多孔结构的第二纤维，所述第二纤维为条状结构，所述第二纤维的平均直径为20-80nm。
13.根据权利要求12所述的透湿用指状孔中空纤维膜，其特征在于，所述冷凝层还具有第二皮层区，所述第二皮层区的一侧为内表面，所述内表面为致密表面，所述第二皮层区的厚度占所述冷凝层的厚度的1％-8％。
14.根据权利要求1所述的透湿用指状孔中空纤维膜，其特征在于，所述中空纤维膜的孔隙率为70％-88％，厚度为150-250μm，水转化效率为50％-70％，空气透过量为1-3L/min/m2@80KPa，水蒸汽透过速率为0.5-2.5g/min。
15.根据权利要求1至14任一所述的透湿用指状孔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：成膜聚合物16-21份、亲水添加剂1-5份和第一有机溶剂74-83份，所述铸膜液的温度为10-30℃；
所述成膜聚合物为砜类聚合物、聚芳醚腈、聚芳醚醚腈和聚丙烯腈中的任意一种；
所述芯液包括非溶剂和第二有机溶剂，所述非溶剂为水，非溶剂的含量为70％-100％，所述芯液的温度为10-30℃；
S2：纺丝，将所述铸膜液和芯液同时由纺丝喷嘴中挤出，形成具有内表面和外表面的成型品；
S3：预分相，将所述成型品经过空气浴进行预分相，预分相时间为1-15s，空气浴的相对湿度为80％-100％，空气浴的温度比铸膜液温度低5-10℃；
S4：将预分相后的成型品放入凝固浴中再分相，形成生膜，所述凝固浴的温度为40-70℃，再分相时间为15-55s，所述凝固浴为水和第三有机溶剂的混合物，所述凝固浴中水含量为70％-100％；
S5：将生膜进行拉伸处理，并在水中清洗，最后烘干，制得中空纤维膜。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述铸膜液还包括1-6份的磺化聚醚砜。
17.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述亲水添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、二甘醇和三甘醇中的至少一种；
所述第一有机溶剂、第二有机溶剂和第三有机溶剂均为二甲亚砜、二甲基甲酰胺、N-乙基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和碳酸二甲酯中的至少一种；
所述砜类聚合物为聚醚砜、聚砜和聚芳砜中的至少一种。
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