[发明专利]一种中空纤维复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于中空纤维膜制备技术领域，更具体的说，是一种中空纤维复合膜的制备方法。

背景技术

中空纤维膜是分离膜的一种重要形式，已广泛应用于膜蒸馏以及污水资源化领域，涉及化工、环保、建筑、纺织、造纸等多个行业。就其制备方法而言，主要包括溶液纺丝法(也称溶液相转化法、浸渍沉淀法或非溶剂致相分离法)、热致相分离法和熔融纺丝-拉伸法等。其中，溶液纺丝法是目前中空纤维膜特别是中空纤维超/微滤膜的主流制备技术，所得中空纤维膜具有分离精度高、抗污染性好的特点，该方法既可以制备用于污水资源化的亲水型中空纤维膜，也可以制备用于膜蒸馏等领域的疏水型中空纤维膜。

适用于溶液纺丝法的制膜材料主要包括聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、磺化聚醚砜(SPES)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氯乙烯(PVC)等，各种制膜材料的物理性能和化学性能各具特色，且不同制膜材料的成本也高低不一。即使是同种材料，如PVDF，也存在不同分子量分布的系列化产品。因此，发挥不同材料的特点制备综合性能优异的中空纤维膜是膜制备技术领域研究的热点。

专利号为200610035536.2，专利名称为《一种复合中空纤维膜的制备方法》的专利文献公开了一种PVDF/PS(或PES)复合中空纤维膜的制备方法，是采用溶液纺丝制膜技术，将PS或PES、成孔剂等在有机溶剂中均匀溶解，作为基膜成膜体系，将PVDF、成孔剂等在有机溶剂中均匀溶解，作为复合层成膜体系，经过复合纺丝喷丝组件和凝固浴等得到分离层为PVDF、基膜为PS或PES的复合中空纤维膜。专利申请号为200910112298.4，专利名称为《一种复合中空纤维膜的制备方法》的专利文献公开了一种PVDF/PVC复合中空纤维膜的制备方法，其主要技术方案与专利号为200610035536.2的专利基本相同，区别主要是将基膜材料更换为成本相对较低的PVC材料。

上述两种方法的共同特点是均采用复合喷丝组件，且皮层成膜体系铸膜液与芯层成膜体系铸膜液同时经过复合喷丝组件的内层和外层挤出，然后同时浸入凝固浴中，在芯液和凝固浴的共同作用下固化成形。显然，这种方法存在的主要问题在于只适用于铸膜液温度相同或接近相同以及铸膜液流动性能相同或接近相同的溶液纺丝成膜体系。否则，对于两种成膜体系铸膜液温度相差较大的体系，在两种成膜体系铸膜液同时经过复合喷丝组件的过程中，必然会发生因两种成膜体系铸膜液温度差异导致的复合喷丝组件温度不稳定，以及两种成膜体系铸膜液相互影响分相的过程，继而造成所得中空纤维复合膜孔结构不均匀或沿长度方向壁厚不均匀等现象；对于两种成膜体系铸膜液流动性能相差较大的体系，如两种成膜体系铸膜液浓度相差较大，从而浓度高的成膜体系铸膜液流动黏度会高于浓度低的成膜体系铸膜液，在两种成膜体系铸膜液同时经过复合喷丝组件的过程中，必然会发生由于流动性差异所导致的纺丝流体整体不稳定，继而造成所得中空纤维复合膜壁厚不均匀的问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种能够避免复合过程对两种成膜体系铸膜液稳定性及中空纤维膜尺寸稳定性产生影响的中空纤维复合膜制备方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)将可溶液纺丝的聚合物、有机溶剂和成孔剂配置成溶液纺丝成膜体系I的铸膜液；

(2)将可溶液纺丝的聚合物、有机溶剂和成孔剂配置成溶液纺丝成膜体系II的铸膜液；

(3)溶液纺丝成膜体系I的铸膜液经溶液纺丝法纺丝，在纺丝成形且中空内腔充满芯液的状态下浸入溶液纺丝成膜体系II的铸膜液中进行涂覆，使溶液纺丝成膜体系I的铸膜液经溶液纺丝法得到的基膜表面涂覆溶液纺丝成膜体系II的铸膜液；之后快速浸入到凝固浴中充分固化，得到由溶液纺丝成膜体系I形成的芯层和溶液纺丝成膜体系II形成的皮层组成的中空纤维复合膜；所述芯液为水或有机溶剂与水的混合液，其中，有机溶剂与水的混合液中水含量不低于芯液总质量的50％。

溶液纺丝成膜体系I的铸膜液中的可溶液纺丝的聚合物为PS、PES、SPES、PAN、PVC、PVDF中的任一种。

所述溶液纺丝成膜体系I的铸膜液中按质量百分比：可溶液纺丝的聚合物聚合物为10-30％，有机溶剂为50-80％，成孔剂为10-30％。

溶液纺丝成膜体系II的铸膜液中的可溶液纺丝的聚合物为PS、PES、SPES、PAN、PVC、PVDF中的任一种。