[发明专利]一种带衬型中空纤维复合膜的制备方法及其产品

说明书

【技术领域】

本发明涉及分离膜制备技术领域，更具体地，本发明涉及一种带衬型中空纤维复合膜的制备方法。

【背景技术】

随着膜分离技术在水处理中的大规模应用，对膜强度的要求越来越高。分离膜的制备方法有非溶剂致相分离法与热致相分离法，后一种方法所制膜的强度较前者高。分离膜的形式有平板膜与中空纤维膜，平板膜通常是膜与衬相结合，中空纤维膜是自支撑。为提高中空纤维膜的强度，采用了衬(编织管)与膜结合的方法，制成了带衬型中空纤维膜。目前的带衬型中空纤维膜产品是非溶剂致相分离法与衬的结合(US5472607A)。该产品的主要问题是在长期使用过程中膜层会出现破裂现象。通过改变制膜方法并提高膜层强度，可克服这一问题。所以，经过大量试验研究，本发明人终于做出了本发明。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提出一种带衬型中空纤维复合膜的制备方法，通过该方法制备得到的膜既有较高的抗拉伸强度，又有较高的抗撕裂强度，同时还有较高的水通量。

[技术方案]

本发明涉及一种带衬型中空纤维复合膜的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)制膜液A的制备：以重量份计，取50-60份聚偏氟乙烯(PVDF)，加入亲水性聚合物得到共100份混合物，在熔融状态下混合均匀，得到制膜液A；

(2)制膜液B的制备：以重量份计，取20-50份聚偏氟乙烯，其余为水溶性稀释剂和水溶性非溶剂，所述水溶性稀释剂与水溶性非溶剂的比例为1∶1-9∶1，将所述聚偏氟乙烯、水溶性稀释剂和水溶性非溶剂在80-200℃下混合均匀得到共100份混合物，得到制膜液B；

(3)喷丝成型：在150-200℃下将制膜液A均匀涂覆在管状衬的外侧，然后再在80-200℃温度下均匀涂覆制膜液B，得到成型的中空纤维复合膜；

(4)固化：步骤(3)得到的成型的中空纤维复合膜进入0-50℃冷却槽，冷却固化，得到固化的中空纤维复合膜；

(5)萃取：将所述固化的中空纤维复合膜在30-80℃温水中浸泡，得到带衬型中空纤维复合膜。

在本发明中，优选地步骤(1)的亲水性聚合物是聚乙烯吡咯烷酮或聚环氧乙烷。聚偏氟乙烯和亲水性聚合物的熔融状态温度可以是150-200℃。

根据上述制备方法的一种优选的实施方式，步骤(1)中在100份混合物中，聚偏氟乙烯的重量份为50-55份。

根据上述制备方法的另一种优选的实施方式，步骤(2)的聚偏氟乙烯的重量份为20-40份。

根据上述制备方法的一种优选的实施方式，步骤(2)中所述水溶性稀释剂与水溶性非溶剂的比例为6∶4-9∶1。

在本发明中，所述的管状衬是由细纤维制成的编织管，该细纤维选自涤纶纤维、丙纶纤维或锦纶纤维。本发明中的编织管的外径优选为0.8-2.8毫米。而术语“细纤维”应当理解为60-300旦的纤维。旦(D)是现有技术中用于评价纤维尺寸标准的单位之一，具体是指9000米长度纤维的质量克数。

上述制备方法中，所述冷却浴是水或水与水溶性稀释剂的混合液，以重量比计所述水溶性稀释剂的含量为0-99％。

在本发明中，所述水溶性稀释剂选自γ-丁内酯、二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯或碳酸丙烯酯；所述水溶性非溶剂选自四甘醇、二甘醇、聚乙二醇或甘油。

本发明还涉及根据上述方法制备方法得到的带衬型中空纤维复合膜，所述膜的外径为1-3毫米，壁厚0.2-0.5毫米，平均孔径0.05-0.5微米，破裂强度0.1-1MPa，在1巴与25℃的条件下，测试纯水通量为200-1500L/m²·h。

本发明通过把PVDF与特定的亲水性聚合物在高温下熔融混合，成型后冷却固化，并用温水萃取其中的亲水性聚合物，可得到PVDF的骨架结构，该结构具有三维网状的贯通孔。在亲水性聚合物的选择上需要选择溶于水的，同时能够经熔融混合、成型萃取而形成三维网状孔结构的化合物。为了得到完整的PVDF骨架，制膜液A中PVDF的含量必须大于50％。由于PVDF在混合物中的含量较高，用该混合物制成多孔膜的强度也就较高。基于以上原因，制膜液A中的亲水性聚合物可选择聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚环氧乙烷(PEO)，PVDF的含量(按重量计)可选择50-60％，优选地，PVDF的含量可选择50-55％；熔融混合温度可选择150-200℃。