[发明专利]一种耐腐蚀聚酰胺中空纤维膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚酰胺纤维技术领域，具体涉及一种耐腐蚀聚酰胺中空纤维膜及其制备方法。

背景技术

我国工业飞速发展，对环境的污染也日益严重，废气、废液、废渣等严重威胁到人类的生存环境。中空纤维膜的基材是一种功能性纤维，主要用于各种领域里的过滤或透析，比如纯水制备、药液制取、废水处理、海水淡化等方面。熔融纺丝制备中空纤维膜即将纺丝组合物熔融，通过纺丝头挤出，冷却成膜。用于制造分离膜的材料，从醋酸纤维素，发展到聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚砜、聚偏氟乙烯、聚醚砜等。膜制造工艺有非溶剂致相分离、熔融纺丝-拉伸成孔法及热致相分离法。

专利CN101124265A(公开日：2008年2月13日)公开了一种芳香族聚酰胺多孔性薄膜及其制造方法、以及二次电池。该专利中的芳香族聚酰胺为全芳香族聚酰胺，虽然具有优良的耐高温、抗化学腐蚀特性，但不能熔融纺丝，只能添加溶剂采用溶液制膜法，工艺复杂，且污染环境。

半芳香族聚酰胺由于在聚酰胺分子链中引入了芳香环，从而提高了耐热性和力学性能，降低了吸水率，具有良好的耐化学腐蚀性，可耐大部分酸和碱，且耐高温，尤其适用于150℃以上的高温环境及特殊化学环境。半芳香族聚酰胺具有良好的综合性能，可采用工艺简单的熔融纺丝，相对全芳香族聚酰胺来说又能有效降低成本。半芳香族聚酰胺中空纤维膜可用于腐蚀性较强，工作温度较高的废液、废气及烟尘等的过滤，目前还没有关于此方面的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐腐蚀聚酰胺中空纤维膜，该中空纤维膜最大的特点是具有较高的耐腐蚀性，可耐大部分酸和碱，且耐高温，尤其适用于150℃以上的高温环境及特殊化学环境。

本发明的另一个目的是提供一种上述耐腐蚀聚酰胺中空纤维膜的制备方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种耐腐蚀聚酰胺中空纤维膜，该中空纤维膜为半芳香族聚酰胺中空纤维膜，分离孔径为0.01-1微米，壁厚为50-800微米，孔隙率为50-90％。

所述的耐腐蚀聚酰胺中空纤维膜由如下原料制得：干燥的耐腐蚀聚酰胺和无机致孔剂。

所述的耐腐蚀聚酰胺为半芳香族聚酰胺，半芳香族聚酰胺为分子链中引入芳香环的聚酰胺，由如下结构式的均聚物或共聚物构成：

均聚物：

共聚物：

其中：

50≤聚合度(X)≤200，优选70≤X≤170；25≤聚合度(Y)≤100，优选35≤Y≤85；7≤n≤16，优选9≤n≤14；7≤m≤16，优选9≤m≤14。

用T代表对苯二甲酸，用I代表间苯二甲酸，n、m为胺所含碳数目，当n、m分别为7、12、16时，半芳香族聚酰胺均聚物则分别表示为PA7T、PA7I、PA12T、PA12I、PA16T、PA16I；半芳香族聚酰胺共聚物为PA7T/16I、PA12T/12I、PA16T/PA7I等。

所述的半芳香族聚酰胺的含量为60-90wt％。

所述的无机致孔剂选自下述一种或多种物质的混合物：碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝或高岭土，无机致孔剂含量为10-40wt％，无机致孔剂粒度小于10微米，优选粒度为10-90纳米的粒子。

为改善有机相与无机相两相界面的相容性，进而使中空纤维膜成孔均匀，采用偶联剂对无机致孔剂进行表面改性，偶联剂选自钛酸酯、硅烷或铝钛酸酯等偶联剂。

本发明还提供了一种上述耐腐蚀聚酰胺中空纤维膜的制备方法，该方法包括以下步骤：

将干燥的耐腐蚀聚酰胺与表面改性的无机致孔剂按质量比为60/40-90/10的比例，在转速为500-2000rpm的高速混合机中预混2-10min；然后将预混物经过螺杆挤出机熔融纺丝，制得初生中空纤维膜；将初生中空纤维膜在100-180℃下进行拉伸1-5倍，然后在110-190℃下热定型20-60min，得到耐腐蚀聚酰胺中空纤维膜。

所述的干燥的耐腐蚀聚酰胺是指将耐腐蚀聚酰胺切片在真空转鼓中干燥，干燥温度为80-130℃，干燥时间为4-24小时。

所述的熔融纺丝的纺丝温度为280-370℃。

本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果：