[发明专利]一种亲水改性PVDF与PU共混锥孔超滤膜及其制备方法

权利要求书

1.一种亲水改性PVDF与PU共混锥孔超滤膜，其特征是在于：所述超滤膜是以聚偏氟乙烯和聚胺酯为基体，再加入聚乙烯吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、聚乙二醇600制备的外表面过滤层微孔小、内表面的导流层微孔由外向内增大的锥孔中空纤维超滤膜，以上物质的质量百分比如下：

第一聚合物P1：聚偏氟乙烯(PVDF)       8-29％

第二聚合物P2：聚胺酯(PU)             1％-10％

第三聚合物P3：聚乙烯吡咯烷酮(PVP)    3-8％

第一稀释剂W1：二甲基乙酰胺(DMAC)     65-78％

第二稀释剂W2：聚乙二醇600(PEG)       2-10％

其中：所述聚偏氟乙烯重均分子量为450000，所述聚胺酯的质量分子量为2000，所述聚乙烯吡咯烷酮的粘均分子量为80000。

2.根据权利要求1所述一种亲水改性PVDF与PU共混锥孔超滤膜，其中各成份的质量比为：

P2/P1＝0.03-0.14

P3/P1＝0.26-0.29

W2/W1＝0.07-0.13

P/(P+W)＝21％-32％，其中：P＝P1+P2+P3，W＝W1+W2

其中P+W为100％。

3.根据权利要求2所述一种亲水改性PVDF与PU共混锥孔超滤膜，其中各成份的质量比为：

P2/P1＝0.08-0.19

P3/P1＝0.23-0.35

W2/W1＝0.083-0.13

P/(P+W)＝21％-26％。

4.根据权利要求1所述一种亲水改性PVDF与PU共混锥孔超滤膜，其特征在于：所述锥孔超滤膜的中空纤维是外径1.0-1.5mm，内径0.7-1.2mm的同心结构。

5.一种制备权利要求1中所述的亲水改性PVDF与PU共混锥孔超滤膜的方法，其特征在于具体包括以下步骤：

(1)聚合物材料的预处理，将PVDF、PU、聚乙烯吡咯烷酮分别放入不同热力烘干机中进行干燥，烘干的温度分别为95℃-115℃、65℃-90℃、50℃-80℃；

(2)制膜共混物原料液的制备，将稀释剂W1二甲基乙酰胺、稀释剂W2聚乙二醇600与步骤(1)中烘干处理后的PVDF、PU、聚乙烯吡咯烷酮按照以下质量百分比称重：

将按照以上质量比称量后的物质置于搅拌反应釜中，在温度70℃-95℃下进行搅拌溶解，搅拌时间为16-24小时，搅拌速度为70-120转/分钟，然后将搅拌好的混合液在氮封作用下脱气得到制膜共混物原料液，其中氮封压力为35-45毫米水柱(mmH2O)；

(3)内凝固液即质量百分比为30-70％的二甲基乙酰胺水溶液的制备，将去离子的纯化水与稀释剂W1二甲基乙酰胺(DMAC)按质量比3-7∶10进行搅拌溶解，温度控制在10℃-25℃，搅拌时间为4-6小时，搅拌速度为60-90转/分钟，真空脱泡1-2小时后所得到的即为温度低于制膜共混物原料液的内凝固液；

(4)中空纤维初生膜丝的挤出与锥孔结构的成型，将步骤(2)中预制好的制膜共混物原料液和步骤(3)中制备的内凝固液分别通过同心喷丝器外孔和内孔熔融挤出，挤出过程中内凝固液与制膜共混物原料液的温度差为8℃-15℃，制膜共混物原料液的纺丝液流速为1.8-3.2ml/min，内凝固液的流速为0.8-1.8ml/min，利用内凝固液与制膜共混物原料液的温度差关系，制得导流层微孔孔径为0.12-0.18μm、过滤层微孔孔径为0.05-0.09μm的锥孔中空纤维初生膜丝；

(5)锥孔中空纤维中间体的形成，将步骤(4)中挤出的锥孔中空纤维初生膜丝在超纯水外凝固液或按照步骤(3)的方法制备的内凝固液或空气中降温，冷却固化，经收卷机收卷，制成锥孔中空纤维中间体；

(6)稀释剂浸取，将步骤(5)中制成的锥孔中空纤维中间体浸入去离子的纯化水中，脱出膜中稀释剂混合物形成锥孔中空纤维膜，其浸取水温控制25℃-35℃，浸取时间为12-24小时；

(7)锥孔中空纤维膜的扩孔，将步骤(6)得到的中空纤维膜浸入质量浓度为2-10％的次氯酸钾溶液中进行扩孔，其扩孔过程中温度控制在22℃-28℃，时间为8-24小时，pH控制在9-12；

(8)锥孔中空纤维超滤膜制品的形成，将步骤(7)中扩孔后的锥孔中空纤维膜在甘油∶水的质量比为1∶1-3的溶液中浸泡12-36h，然后自然凉干或在恒温下烘干即得到锥孔中空纤维超滤膜的制品，恒温的温度控制在23℃-26℃。