[发明专利]一种编织管增强聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种编织管增强聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，包括如下步骤：(1)将聚偏氟乙烯和稀释剂加热溶解，静置脱泡得中间层铸膜液；(2)将聚偏氟乙烯、致孔剂、有机溶剂加热溶解，静置脱泡得中间层铸膜液外层铸膜液；(3)将上述得到的中间层铸膜液和外层铸膜液过滤、抽真空后，在恒定压力条件下，涂覆于编织管表面；(4)相分离成膜，后处理，得到编织管增强中空纤维膜。本发明方法融合了非溶剂致相分离和热致相分离两种成膜机理，制备的膜丝通量大、截留率高、强度好，且该制备工艺简单，便于工业化生产。

技术领域

本发明涉及水处理膜的制备技术领域，具体涉及一种编织管增强聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法。

技术背景

聚偏氟乙烯具有抗污染能力强，化学稳定性好(不易被酸、碱、卤素或强氧化剂等腐蚀)，抗冲击强度和耐磨性高等优点，现已被广泛应用于制膜领域。传统的制膜工艺一般是将聚偏氟乙烯、添加剂和溶剂一起加热溶解，溶液纺丝后得到中空纤维膜。但随着聚偏氟乙烯中空纤维膜应用领域的不断拓宽，对其性能要求也越来越高，传统制膜工艺得到的中空纤维膜强度较低，已不能完全适应膜分离技术应用的发展需要。

目前，增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法有以下两种：

一种是同质增强聚偏氟乙烯中空纤维膜技术，如专利CN102600733A，以熔融纺丝法制得聚偏氟乙烯中空纤维膜作为增强体基膜，在基膜表面均匀涂覆一层聚偏氟乙烯铸膜液即得同质增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜。该方法的优势在于基膜与表面分离层均为聚偏氟乙烯，其界面结合状态好、结合强度高。但是基膜在铸膜液中浸润时会被溶剂侵蚀甚至溶解，导致基膜通透性降低。浸润时间对膜的性能影响较大，较难控制。整套制膜工艺复杂，且制造成本高。

另一种是编织管增强聚偏氟乙烯中空纤维膜技术，自专利US5472607公开聚合物复合中空纤维微孔膜技术以来，该项制备技术受到了越来越广泛的关注。专利CN102974231A公开了一种强化织造管前处理的增强型聚合物复合膜制备方法，与传统制膜方法相比，该发明采用了织造管“烧结-清洗-预涂覆-定型”的强化前处理工艺，并在经过前处理的织造管外表面涂覆铸膜液，随后进入凝固浴定型得到增强型复合膜，该方法所获膜丝表面具有致密皮层，分离效果较好，但水通量低，有待改善。专利CN101406810A公开了一种热致相分离制备增强型复合中空纤维膜的方法，即在高温下将熔融铸膜液涂覆在编织管表面，冷却成型得到异质增强复合纤维膜，发现利用该技术所获纤维具有更高的拉伸强度和耐压强度，但热致相分离法制得的分离膜内部以孔隙率较高的互穿网络结构为主，分离孔径相对较大，截留率低，抗污染性差，一定程度限制了膜丝的推广应用。因此，发展一种操作简单、且具有通量大、截留率高和强度好的聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种编织管增强聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，该方法融合了热致相分离和非溶剂致相分离两种成膜机理，制备的增强聚偏氟乙烯中空纤维膜具有编织管-聚偏氟乙烯中间层-聚偏氟乙烯外层三层梯度结构，中间层为高浓度的聚偏氟乙烯铸膜液，发生热致相分离，保证较大的通量；外层为浓度稍低的聚偏氟乙烯铸膜液，发生非溶剂致相分离，较为致密，保证高的截留率。

本发明提供的一种编织管增强聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，可以通过以下技术方案实现，具体步骤如下：

(1)将聚偏氟乙烯和稀释剂加热到150℃～330℃，搅拌3～20小时溶解，静置脱泡得中间层铸膜液；

(2)将聚偏氟乙烯、致孔剂、有机溶剂加热到60℃～120℃，搅拌2～15小时溶解，静置脱泡得外层铸膜液；

(3)将上述所得的中间层铸膜液和外层铸膜液过滤、抽真空后，在恒定压力条件下，分别由三通道喷丝头的中间孔及外孔挤出，涂覆在以固定卷绕速度通过三通道喷丝头内孔的编织管表面；