一种亲水性共混聚合物中空纤维膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种亲水性共混聚合物中空纤维膜及其制备方法，属于中空纤维膜制备技术领域。其主要包括以下百分比的原料制成：共混聚合物30％～50％、无机成孔剂15％～45％、有机成孔增塑剂15％～45％和助剂0.2％～3％；所述共混聚合物包括：聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚酰胺。本发明专利技术采用聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚酰胺，这三种热塑性聚合物作为纤维膜的原料，控制聚合物比例，与有机成孔增塑剂、无机成孔剂和助剂互配，控制整个生产过程步骤和参数条件，实现利用多种聚合物通过热致相分离法制备得到孔径0.01μm～0.6μm，达到超滤或微滤膜级别的中空纤维膜。该中空纤维膜在耐化学性、亲水性和强度上均表现优异。亲水性和强度上均表现优异。

【技术实现步骤摘要】
一种亲水性共混聚合物中空纤维膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及中空纤维膜制备
，具体涉及一种亲水性共混聚合物中空纤维膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]中空纤维膜广泛用于水的净化、物料分离等过程。中空纤维膜制备的方法可通过非溶剂致相分离法(NIPS)或热致相分离法(TIPS)。非溶剂致相分离法(NIPS)法是将聚合物与各类助剂在低于熔点的温度下溶解于溶剂中形成均相溶液，再将均相溶液放入非溶剂中，使一定组成的均相聚合物溶液中的溶剂与非溶剂发生双扩散，以改变聚合物溶液的热力学不稳定状态，即发生固
‑
液或液
‑
液相分离，最终转化成三维大分子网状凝胶结构(即聚合物富相固化)，聚合物贫相洗脱后形成孔状结构，三维网状凝胶结构构成膜的主体。热致相分离法(TIPS)是将聚合物与各类助剂在高于聚合物熔点温度下熔融形成均相溶液，然后降温冷却，在冷却过程中发生固
‑
液/液
‑
液相分离并伴随有高聚物的固化，之后用萃取剂除去稀释剂，最后除去萃取剂制备得到微孔膜。在采用同样材料前提下，NIPS工艺制备的中空纤维膜在强度与耐化学性性能方面不如TIPS制备的中空纤维膜，这是因为NIPS工艺将聚合物及辅料溶于溶剂如二甲基乙酰胺，在低于聚合物的融化温度时进入非溶剂如水，使聚合物成凝胶状态，没有相变过程，TIPS工艺中发生了相变，重结晶，那最后得到的中空纤维膜在性能上优于NIPS工艺制备的。
[0003]中空纤维膜一般采用单一聚合物如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚醚砜(PES)等材料。为了利用不同材料的优势，提高中空纤维膜的整体性能，也可以通过两种或两种以上聚合物复合，互补优势。例如，聚偏氟乙烯(PVDF)显示了良好耐化学性，广泛应用于中空纤维膜。为了提高强度，有人将PVDF涂布在高拉伸强度的PET的支撑物上形成中空纤维复合膜；或，为了提高亲水性，也有人将亲水聚合物PVP混入PVDF制膜液中。目前采用多种材料混合来制备中空纤维膜多是采用非溶剂致相分离法而非热致相分离法，。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种亲水性共混聚合物中空纤维膜及其制备方法，解决了多种混合材料难以利用热致相分离法制备的问题。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]本专利技术提供一种亲水性共混聚合物中空纤维膜，主要包括以下百分比的原料制成：
[0007]共混聚合物30％～50％、无机成孔剂15％～45％、有机成孔增塑剂15％～45％和助剂0.2％～3％；
[0008]所述共混聚合物包括：聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚酰胺。
[0009]进一步地，所述的亲水性共混聚合物中空纤维膜，主要包括以下百分比的原料制成：
[0010]共混聚合物35％～45％、无机成孔剂20％～40％、有机成孔增塑剂20％～40％和助剂0.2％～3％。
[0011]进一步地，在所述的亲水性共混聚合物中空纤维膜中，在所述共混聚合物中，聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚酰胺中的任意两种总含量大于25％。
[0012]进一步地，在所述的亲水性共混聚合物中空纤维膜中，所述无机成孔剂包括：二氧化硅、碳酸钙和二氧化锌中的一种或几种。
[0013]进一步地，在所述的亲水性共混聚合物中空纤维膜中，所述有机成孔增塑剂包括：邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二己酯、双(2
‑
乙基己基)对苯二甲酸酯、1,2
‑
环己烷二羧酸、己二酸二异壬酯、聚乙二醇、醋酸甘油酯和柠檬酸三乙酯中的一种或几种。
[0014]进一步地，在所述的亲水性共混聚合物中空纤维膜中，所述助剂包括：抗氧化剂和/或亲水剂；
[0015]优选地，亲水剂包括：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚乙二醇。
[0016]本专利技术还提供上述的亲水性共混聚合物中空纤维膜的制备方法，包括：
[0017]将共混聚合物、无机成孔剂、有机成孔增塑剂和助剂混合均匀，得到混合料；
[0018]将混合料进行融熔均化挤出成膜丝，挤出时同步用压缩空气形成中空，经空气隙冷却后，进入到凝固液中凝固成初始中空纤维膜丝；
[0019]将初始中空纤维膜丝经在线浸取处理除去成孔剂后，绕丝拉伸成产品中空纤维膜。
[0020]进一步地，在所述的亲水性共混聚合物中空纤维膜的制备方法中，进行挤出的条件为：机筒温度180℃～250℃；喷丝头温度190℃～270℃；压缩空气流速5mL/min～30mL/min；单根膜丝的挤出速度0.5Kg/hr
‑
5Kg/hr；
[0021]优选地，凝固液为水或浸取液，凝固液温度为50℃～95℃。
[0022]进一步地，在所述的亲水性共混聚合物中空纤维膜的制备方法中，进行在线浸取的步骤为：将初始中空纤维膜丝依次经过有机浸取、无机浸取处理；
[0023]优选地，进行有机浸取的步骤为：初始中空纤维膜丝有机浸取液中，浸取温度控制在室温到低于有机浸取液沸点10℃范围，浸取5min～20min；
[0024]优选地，有机浸取液包括：乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、二氯甲烷和二甲基乙酰胺中的一种或几种；
[0025]优选地，进行无机浸取的步骤为：初始中空纤维膜丝在无机浸取液中，浸取温度控制在25℃～95℃，浸取5min～20min；
[0026]优选地，无机浸取液包括：盐酸溶液或氢氧化钠溶液。
[0027]进一步地，在所述的亲水性共混聚合物中空纤维膜的制备方法中，进行拉伸的条件为：张力10CN～2000CN，初始纤维膜丝拉伸率为10％～150％；
[0028]优选地，所述亲水性共混聚合物中空纤维膜的孔径0.01μm～0.6μm。
[0029]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0030]本专利技术采用聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚酰胺，这三种热塑性聚合物作为中空纤维膜的原料，控制聚合物比例，与有机成孔增塑剂、无机成孔剂和助剂互配，控制整个生产过程步骤和参数条件，实现利用多种聚合物通过热致相分离法制备出差异化孔径
0.01μm～0.6μm，达到超滤或微滤膜级别的中空纤维膜，制备出差异化耐化学性，差异化亲水性，差异化强度的中空纤维膜，以便用于不同的领域如水净化处理，膜生物反应器(MBR)，酒类膜分离过程，发酵液膜分离过程等。
[0031]本专利技术采用在线浸取工艺，将制膜和浸取处理结合在一起，从而减少了厂房的规模和设备要求，减少处理时间，还可以实现零排放，使其更具可持续性。
[0032]本专利技术采用在线拉伸取向工艺减少了处理时间，在拉伸过程中还进行了在线结晶，该结晶过程减少了膜的收缩(通常约为10％)，并且还确保通过传导均匀分布热量而不是使用对流烘箱的热传递。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亲水性共混聚合物中空纤维膜，其特征在于，主要包括以下百分比的原料制成：共混聚合物30％～50％、无机成孔剂15％～45％、有机成孔增塑剂15％～45％和助剂0.2％～3％；所述共混聚合物包括：聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚酰胺。2.根据权利要求1所述的亲水性共混聚合物中空纤维膜，其特征在于，主要包括以下百分比的原料制成：共混聚合物35％～45％、无机成孔剂20％～40％、有机成孔增塑剂20％～40％和助剂0.2％～3％。3.根据权利要求1或2所述的亲水性共混聚合物中空纤维膜，其特征在于，在所述共混聚合物中，聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚酰胺中的任意两种总含量大于25％。4.根据权利要求1或2所述的亲水性共混聚合物中空纤维膜，其特征在于，所述无机成孔剂包括：二氧化硅、碳酸钙和二氧化锌中的一种或几种。5.根据权利要求1或2所述的亲水性共混聚合物中空纤维膜，其特征在于，所述有机成孔增塑剂包括：邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二己酯、双(2
‑
乙基己基)对苯二甲酸酯、1,2
‑
环己烷二羧酸、己二酸二异壬酯、聚乙二醇、醋酸甘油酯和柠檬酸三乙酯中的一种或几种。6.根据权利要求1或2所述的亲水性共混聚合物中空纤维膜，其特征在于，所述助剂包括：抗氧化剂和/或亲水剂；优选地，亲水剂包括：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚乙二醇。7.一种如权利要求1
‑
6任一项所述的亲水性共混聚合物中空纤维膜的制备方法，其特征在于，包括：将共混聚合物、无机成孔剂、有机成...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛惟峥，葛海霖，李海燕，
申请(专利权)人：绵阳欣百科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：