[发明专利]一种增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜丝的制备方法及产品

说明书

本发明涉及增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜丝的制备方法及其产品，步骤：（1）制备本体铸膜液和增强铸膜液：将质量分数为20wt%‑60wt%聚偏氟乙烯与质量分数为40wt%‑80wt%稀释剂混合作为本体铸膜液；将质量分数为60wt%‑100wt%的聚偏氟乙烯或聚苯硫醚或聚醚醚酮之一种或一种以上的混合物，与质量分数为0wt%‑40wt%稀释剂混合作为增强铸膜液；（2）挤出复合；（3）冷却固化；（4）萃取除稀释剂。本发明得到的具有嵌入增强结构的聚偏氟乙烯中空纤维膜丝，提高纤维膜的拉伸强度，降低类似产品会出现的表层脱落风险；生产步骤简单，可以与常规的热致相分离法同步进行，并保持制膜工艺易控、结构规整等优势。

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，尤其是水处理用膜制备技术，特别是一种增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜丝的制备方法和产品。

技术背景

聚偏氟乙烯是一种半结晶型聚合物，具有优异的热稳定性。在所有种类的氟塑料材料当中，是机械强度最好的品种，拉伸、冲击以你耐磨性都十分优良。其对波长为200~400nm的紫外线辐照稳定，体现出十分优异的抗紫外线以及耐老化性能。聚偏氟乙烯化学稳定性优良，对大多数酸或者混合酸、弱碱、碳氢化合物、醇类、卤化溶剂以及盐类和氧化剂都有较强的耐受能力，已成为主流的制膜材料之一。

膜-生物反应器为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统，利用膜分离设备截留水中的活性污泥与大分子有机物。聚偏氟乙烯中空纤维膜组件在应用过程中，往往面临由于工作环境中强烈的水流、气流的冲击而引起破损甚至断丝，导致产水水质变差，膜组件寿命锐减的风险。增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜可以解决膜丝受冲击导致破损、断丝等问题。

专利CN102600733A介绍了一种同质增强聚偏氟乙烯中空纤维膜制备技术，通过在熔融纺丝法制备的聚偏氟乙烯中空纤维膜基膜外部再均匀涂覆一层聚偏氟乙烯铸膜液而制成同质增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜。增强层与基膜由于使用同种材料，有较好的结合性，但是在制备过程中基膜的结构会被溶剂破坏导致通透性降低。

专利CN107008163A介绍了一种编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜制备方法，将铸膜液涂敷于编织管外层，通过热致相分离与非溶剂致相分离的方法制备编织管增强中空纤维膜。制备的膜丝有较高的通量和截留率，但在编织管外层涂覆的膜层在水流、气流频繁的冲击下以及反洗等膜操作过程中仍有较大的皮层脱落等风险。

专利CN100393397C介绍了一种网状纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法。在通过非溶剂致相分离制备的聚偏氟乙烯中空纤维膜的外部编织合成纤维网，再进行一次非溶剂致相分离在外层成膜，即得网状纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜。采用此方法制备的膜内部纤维不会堵塞孔道，具有高拉伸、爆破强度，但孔隙率较低，制膜过程相对繁琐。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜丝的制备方法及产品。该方法在热致相分离法制备具有均一海绵状内部结构的中空纤维膜的基础之上，在膜壁内部引入增强结构，制得一种增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜丝。

本发明是这样实现的：

增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜丝的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备本体铸膜液和增强铸膜液：将质量分数为20wt%-60wt%聚偏氟乙烯与质量分数为40wt%-80wt%稀释剂混合作为本体铸膜液；将质量分数为60wt%-100wt%的聚偏氟乙烯或聚苯硫醚或聚醚醚酮之一种或一种以上的混合物，与质量分数为0wt%-40wt%稀释剂A混合作为增强铸膜液；

（2）挤出复合：将本体铸膜液和增强铸膜液分别通过双螺杆挤出机挤出到喷丝头共挤出覆合，增强铸膜液嵌入在本体铸膜液形成的膜壁中间，形成具有嵌入结构的复合铸膜液，其中嵌入增强结构的直径为0.1-0.3mm；

（3）冷却固化：复合铸膜液在经过空气段后进入温度为35℃-50℃的冷却浴，固化成膜；