[发明专利]一种带支撑材料的聚砜膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料，尤其涉及一种带支撑材料的聚砜中空纤维膜及其制备方法。 

背景技术

超滤是以压力为推动力,利用膜的孔径、材料表面化学特性等使溶剂、小分子溶质透过膜,而胶体、蛋白质、细菌、病毒等大分子物质被截留浓缩的筛分过程。常用超滤膜材料有聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈等,为了克服膜材料本身的某些缺点,如:亲水性差、易污染、强度差等等,人们常常使用一些物理或化学方法对其进行改性。近年来,一些学者尝试利用Al₂O₃、SiO₂、TiO₂ 等无机纳米粒子对超滤膜材料进行改性研究,制备出无机纳米粒子填充聚合物复合膜材料，并表现出优异的使用性能。但是这些超滤膜的制造成本较高价格昂贵，制备工艺过程复杂，不大利于大规模推广应用。因而制备强度大、韧性好、高通量、高截留率的聚氯乙烯中空纤维膜具有重要的理论和现实意义。 

发明内容

本发明的目的是针对现有聚砜中空纤维膜技术的不足，提供一种带支撑材料的聚砜中空纤维膜及其制备方法。 

带支撑材料的聚醚砜膜是：将聚醚砜材料和3根以上单丝纤维平行混纺形成的过滤膜，成膜后单丝纤维均匀分布在膜层中心，单丝纤维为氨纶、尼龙6或聚氨酯，单丝纤维的直径为0.01-2毫米。 

带支撑材料的聚砜膜的制备方法的步骤如下： 

1）浓度为16-18 wt/v %的聚醚砜、浓度为5-15 wt/v %添加剂、浓度为50-80 wt/v %的溶剂依次加入溶料釜中，开启溶料釜的搅拌轴密封压栏，60-100℃下经充分搅拌8-24h，得到铸膜液；

2）将铸膜液挤入管式中空纤维纺丝喷丝头，在15-40m/min的纺丝速度下，铸膜液被气压挤出，经过滤网过滤和计量泵进入喷丝头铸膜液进入孔，与从单丝纤维进入孔进入喷丝头的单丝纤维及与芯液进入孔中的去离子水在喷丝头发生复合成型后进入凝固浴后发生相分离固化成膜，凝固浴凝胶介质为恒定温度的水，水温度控制在18-45℃。纺丝温度20-80℃，内凝固浴为去离子水，温度为5-60℃。

所述的添加剂为：吐温20或聚乙二醇。所述的溶剂为：N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。 

本发明与现有技术相比的有益效果是： 

1）物理拉伸强度高：由于有作为钢筋的单丝纤维加强作用，该产品的物理拉伸强度最少可以增加数倍以上，并且可以增加单丝纤维的数量来进一步增大中空纤维膜的强度。通常3-4根单丝纤维纵向拉伸强度已可以达到1公斤力以上；

2）膜材料不会发生剥落：采用编织绳的混纺中空纤维膜，涂层与编织绳容易分离剥落，失去过滤功能；而采用本产品，由于单丝纤维与本体材料有一定的相容性，并且完全被PVC本体材料包裹，不会发生分离剥落，大大增大的膜的使用寿命；

3）成本低于编织绳的混纺中空纤维膜：编织绳的混纺中空纤维膜材料成本中编织绳成本要占一半以上，所以成本比本产品要高一倍以上；

4）装填密度要比编织绳的混纺中空纤维膜高，减少体积，降低过滤设备成本。编织绳的混纺中空纤维膜由于受到编织绳的外径大小限制，往往较粗，外径一般在2毫米以上，而本产品无此限制，外径可以做到1.2毫米，这样单位体积的膜面积可以增加，减少过滤设备体积；

5）因为引入的单丝跟膜材料有一定的相溶性，且镶嵌在膜中的体积小，只占膜材料体积的3-5%，对成膜结构影响很小，因此膜的水通量可达到180-300L/m²·h，0.1MPa，25℃，是编织绳结构膜的2倍以上，与无支撑中空纤维膜相当。

附图说明

图1是带支撑材料的聚砜膜制备方法流程示意图； 

图2是新型混纺聚砜中空纤维膜剖面示意图以及现有的两类PES中空纤维膜剖面示意图。

具体实施方式

带支撑材料的聚砜膜的制备方法的步骤如下： 

1）浓度为16-18 wt/v %的聚醚砜、浓度为5-15 wt/v %添加剂、浓度为50-80 wt/v %的溶剂依次加入溶料釜中，开启溶料釜的搅拌轴密封压栏，60-100℃下经充分搅拌8-24h，得到铸膜液；