[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

说明书

技术领域

本发明涉及到一种亲水改性PVDF与PU共混锥孔超滤膜及其制备方法，尤其是一种以聚偏氟乙烯(PVDF)和聚胺酯(PU)为基体制备锥孔亲水改性中空纤维超滤膜及其制备方法。

背景技术

目前，国内外市场上的PVDF超滤膜组件已在工业方面得到了广泛使用，特别是在微污染水源的深度处理浸入式超滤、污水处理中的膜生物反应器、中水回用压力式超滤得到了广泛应用。但是，目前超滤膜元件共同存在如下缺点：一是国内外市场上的PDVF超滤膜元件中膜的微孔为对称或非对称的结构，膜在运行中容易产生截留物膜孔阻塞问题，膜在使用到一定时间后出现化学清洗濒率高的特征，往往是将整个膜元件更换，这样膜的更换率高，设备运行成本高；二是目前PDVF超滤膜的膜材料的基体是采用聚偏氟乙烯(PVDF)，PVDF是一种结晶性聚合物，具有很好的力学强度，突出的抗紫外线和耐气候老化的特点，但是单一的PVDF中空纤维超滤膜在使用过程中存在亲水性差、易污染，虽然在制膜过程中经过亲水性改性，但其拉伸强度不高，特别配有气洗结构膜组件，膜在运行中会出现断丝、老化等现象，这样缩短了超滤膜的使用寿命，影响超滤膜的使用效果。

聚氨酯(PU)是一种热塑性聚氨酯弹性体，具有橡胶的弹性和工程塑料的强度，与橡胶相比，它具有更好的加工性能和更长的使用寿命，与工程材料相比，同样具有强度度的特点，而柔韧性、动态力学性能及亲水性能都比较好。

如果将PU与PVDF复合可以弥补PVDF的亲水性差，易污染等缺点，可获得具有结合PU与PVDF的优异性能的共混超滤膜。胡晓宇、肖长发等在《PU/PVDF共混中空纤维膜结构与性能》(《膜科学与膜技术》第27卷.第六期.2007年)中公开了一种采用熔体纺丝后拉伸的方法制备聚氨酯(PU)/聚偏氟乙烯(PVDF)共混中空纤维膜。但是由于PVDF和PU在结构上的差异，很难实现分子级别的混合，甚至相容性不好，制备的膜强度低，孔径大。

发明内容

本发明的目的是提供一种以聚偏氟乙烯(PVDF)和聚胺酯尼龙(PU)为基体制备的复合锥孔亲水改性中空纤维超滤膜及其制备方法，结合PVDF和PU优点，再加上特殊的改性材料，使两者能够很好的符合，同时具有PVDF和PU的优异性能外，拉伸强度高，同时利用制膜液与内、外凝固液温度比例关系，在微孔成型过程瞬间使之过滤层、导流层的微孔改变，形成锥斗结构，微孔通道变成锥孔，从而大大提高膜在运行中的抗污堵性能，使膜微观结构上更容易实现反洗与化学清洗。

所述一种亲水改性PVDF与PU共混锥孔超滤膜，其特征是在于：所述超滤膜是以PVDF和PU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：

第一聚合物基体P1：聚偏氟乙烯(PVDF)         8-29％

第二聚合物基体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(PVDF)重均分子量为450000，所述聚胺酯(PU)的均分子量为2000，所述聚乙烯吡咯烷酮(PVP)粘均分子量为80000。

所述一种亲水改性PVDF/PU复合锥孔超滤膜，其中各成份的优选质量比为：

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％。

所述一种亲水改性PVDF/PU复合锥孔超滤膜，其中各成份的优选质量比为：

P2/P1＝0.08-0.19

P3/P1＝0.23-0.35

W2/W1＝0.083-0.13

P/(P+W)＝21％-26％。

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。

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：