【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合膜制备，具体是涉及一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法。
技术介绍
1、聚偏氟乙烯(pvdf)中空纤维复合膜因其独特的物理化学性质，在多个领域中都有着广泛的应用，尤其是在水处理、气体分离等方面表现出色。pvdf中空纤维复合膜的制备方法主要包括热致相分离法(热法)、非溶剂致相分离法(干湿法)纺丝工艺等多种技术路径。这些制备方法通常涉及到特定的化学反应、溶剂和添加剂的选择，以及精确的温度和时间控制，以确保最终产品的质量和性能。
2、中空纤维膜在使用及清洗过程中受到气流及水流的冲击，强度低的膜容易发生断裂，失去过滤功能，影响产水水质。
3、目前主要采用热致相分离法及非溶剂致相分离法制备的聚偏氟乙烯膜，特别是中空编织管增强的中空纤维膜拉伸强度非常高。但使用过程中膜层易从中空编织管表面脱落，且其亲水性较差，污染物容易把膜孔堵塞，其通量衰减较快，影响滤水性能，现有的聚偏氟乙烯复合滤膜难以满足人们的使用需求。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法。
2、本专利技术的技术方案是：一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、内增强层改性处理
4、在55～65℃的温度条件下，将中空纤维内增强层放入处理液中浸泡0.5～1.5h，随后用乙醇溶液对其表面进行清洗，烘干4～6h后，得到改性纤维管；所述乙醇溶液的质量浓度为70～73％；
5、s2
6、按质量百分比计，取18～25％的聚偏氟乙烯、2～10％的pvp-k30、1～5％的成核剂和余量的稀释剂混合均匀，得到混合液，将混合液导入反应釜中，在60～80℃下搅拌混合10～14h后，在真空环境下脱泡处理4～6h，得到铸膜液；
7、s3、成型覆膜处理
8、将铸膜液放入纺丝计量泵，入料速度为45～60g/min，将改性纤维管以5～25m/min的速度从纺丝计量泵的喷头中心空腔处导出，通过喷头对改性纤维管表面均匀喷丝覆膜，再将其通过凝固浴定型，晾干后得到中空纤维复合膜。
9、说明：由于聚偏氟乙烯或涤纶制备的中空纤维内增强层表面的活性基团数量较少，因此对中空纤维内增强层进行改性处理时采用氢氧化钠溶液对其表面进行碱性处理，能够提高改性效果；内增强层改性处理的目的是为了改善纤维管的表面性质，提高中空纤维内增强层稳定性，以便后续的覆膜处理能够更加均匀和牢固；通过精确控制铸膜液的比例，经过搅拌混合和真空脱泡后，可以形成具有均匀孔隙结构的覆膜材料；控制pvp-k30的添加量，可以帮助改善膜的水接触角，增加膜的亲水性，从而提高膜的过滤效率和稳定性，成型覆膜处理是将铸膜液通过纺丝计量泵均匀喷丝到改性纤维管表面，形成覆膜，在这个过程中，入料速度和喷丝速度的控制非常关键，它们决定了覆膜的均匀性和厚度，通过凝固浴定型，可以让覆膜固定在纤维管上，形成稳定的复合膜结构，提高复合膜外层膜的抗剥落性能，使得到的中空纤维复合膜具有良好的断裂强度和化学稳定性，适用于各种过滤和分离应用。
10、进一步地，步骤s1中所述处理液的制备方法为：将硅烷偶联剂kh-550与乙醇溶液按1：30～33的体积比混合，搅拌使其充分水解，得到处理液。
11、说明：通过硅烷偶联剂kh-550与乙醇溶液按配方比例对中空纤维内增强层进行改性可以提高中空纤维内增强层的亲水性和化学稳定性。
12、进一步地，步骤s1中所述中空纤维内增强层的制备方法为：按质量百分比计，取40～70％的聚偏氟乙烯、1～3％的甲苯、1～3％的二甲基酰胺以及余量的甲醇，混合均匀后投入双螺杆挤出机混炼捏合，得到内衬膜液；将内衬膜液导入纺丝计量泵，纺丝头中心处通入氮气为中空支撑体，随后导入水浴中进行相分离和固化，然后进行制孔处理，再通过绕丝机收集后得到中空纤维内增强层；
13、所述制孔处理采用拉伸法制孔，在40～60℃的温度条件下对固化后的膜体进行双轴或单轴拉伸，拉伸速率为每分钟变化1～3％的长度变形量，拉伸时间3～9min。
14、说明：混合过程在双螺杆挤出机中进行，能够确保材料的均匀性和适当的流动性，混炼捏合作用有助于形成稳定的内衬膜液；纺丝头中心处通入氮气作为中空支撑体，在纺丝过程中形成空心结构，纺丝后的材料随后被导入水浴中进行相分离和固化，能够形成稳定的材料结构；聚偏氟乙烯提供了良好的耐化学性和耐热性，甲苯和二甲基酰胺有助于改善材料的加工性能，该方法能够生产出具有特定孔隙结构的高强度中空内增强层；拉伸过程中，聚合物链会重新排列，使中空纤维内增强层表面形成多个长条形状的孔洞，该孔洞孔径大于后续覆涂的外层亲水膜，这种设置的内增强层不仅可以对亲水层进行支撑，还能够提高滤水后水流的通过速度，在40～60℃的温度条件下进行拉伸可以使孔结构得到固定并提高膜的机械稳定性。,
15、进一步地，所述内衬膜液导入纺丝计量泵的入料速度为70～100g/min，所述水浴温度为20～30℃。
16、说明：控制进入纺丝设备的聚合物溶液流量，可以确保纤维质量和生产的稳定性，保证溶液在纺丝过程中的均匀性，避免因流量不稳定导致的纤维质量差异；将水域温度控制在20～30℃，可以提高纤维的表面张力，保证纤维的快速成型。
17、进一步地，所述双螺杆挤出机的运行速度为260～360rpm，压力为3～4mpa；所述氮气流速为20～50ml/min。
18、说明：氮气流速控制在20～50ml/min，这样的流速可以保证氮气在制丝过程中在内腔均匀分布，有助于维持纤维的中空结构，保证中空纤维的产出质量。
19、进一步地，步骤s2所述成核剂采用聚四氟乙烯，按质量百分比计，所述稀释剂为：0.5～3％的水、2～5％的纳米活性碳酸钙以及余量的dmac。
20、说明：加入聚四氟乙烯能够促进聚合物在制备过程中的成核，加速结晶过程，细化晶粒结构，从而提高中空纤维复合膜的刚性和表面光泽度；有助于提高膜的耐化学性和抗污染能力；稀释剂够帮助pvdf和其他添加剂溶解，纳米活性碳酸钙则提供了一定的成核效果，同时也提高了材料的补强性，水的加入则是为了调整系统的整体粘度，确保铸膜液可以在适当的条件下进行纺丝。
21、进一步地，按质量百分比计，步骤s3所述凝固浴采用的成分组成为：30～40％的dmac、3～5％的聚丙烯酸钠、3～5％的聚乙二醇、2～3％的丙二醇、1～3％的n-甲基-2-吡咯烷酮以及余量的水；所述凝固浴温度控制为25～50℃。
22、说明：控制凝固浴温度可以保证得到中空纤维复合膜的膜通量达到合适的要求，保证其透水速度，通过dmac能够有效控制相分离速度，有助于形成结构完整的纤维，添加合适剂量的聚丙烯酸钠可以增强纤维的成形效果，改善纤维的物理机械性能，通过聚乙二醇可以提升纤维的柔韧性，提高抗弯折能力，丙二醇可以提高纤维的柔韧性和耐寒性，通过添加合适剂量的n-甲基-2-吡咯烷酮可以提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述处理液的制备方法为：将硅烷偶联剂KH-550与乙醇溶液按1：30～33的体积比混合，搅拌使其充分水解，得到处理液。
3.根据权利要求1所述的一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述中空纤维内增强层的制备方法为：按质量百分比计，取40～70％的聚偏氟乙烯、1～3％的甲苯、1～3％的二甲基酰胺以及余量的甲醇，混合均匀后投入双螺杆挤出机混炼捏合，得到内衬膜液；将内衬膜液导入纺丝计量泵，纺丝头中心处通入氮气为中空支撑体，随后导入水浴中进行相分离和固化，然后进行制孔处理，再通过绕丝机收集后得到中空纤维内增强层。
4.根据权利要求3所述的一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述内衬膜液导入纺丝计量泵的入料速度为70～100g/min，所述水浴温度为20～30℃。
5.根据权利要求3所述的一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述双
6.根据权利要求1所述的一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，步骤S2所述成核剂采用聚四氟乙烯，按质量百分比计，所述稀释剂为：0.5～3％的水、2～5％的纳米活性碳酸钙以及余量的DMAC。
7.根据权利要求1所述的一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，步骤S3所述凝固浴采用的成分组成为：30～40％的DMAC、3～5％的聚丙烯酸钠、3～5％的聚乙二醇、2～3％的丙二醇、1～3％的N-甲基-2-吡咯烷酮以及余量的水；所述凝固浴温度控制为25～50℃。
8.根据权利要求1所述的一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，还包括S4、后期处理：在50～70℃下，将中空纤维复合膜浸入KOH和KMnO4的混合溶液中，再加入占混合溶液总质量4～8％的TBAB，反应5～20min后将其取出，浸入AMPS单体溶液中，再加入APS后反应2～4h，利用去离子水或乙醇清洗风干后得到弹性中空复合膜。
9.根据权利要求8所述的一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述KOH的浓度为2～3mol/L，KMnO4的浓度为0.025～0.03mol/L，AMPS单体溶液中所述AMPS的浓度为1～2mol/L，APS的浓度为0.004～0.005mol/L。
...【技术特征摘要】
1.一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述处理液的制备方法为：将硅烷偶联剂kh-550与乙醇溶液按1：30～33的体积比混合，搅拌使其充分水解，得到处理液。
3.根据权利要求1所述的一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述中空纤维内增强层的制备方法为：按质量百分比计，取40～70％的聚偏氟乙烯、1～3％的甲苯、1～3％的二甲基酰胺以及余量的甲醇，混合均匀后投入双螺杆挤出机混炼捏合，得到内衬膜液；将内衬膜液导入纺丝计量泵，纺丝头中心处通入氮气为中空支撑体，随后导入水浴中进行相分离和固化，然后进行制孔处理，再通过绕丝机收集后得到中空纤维内增强层。
4.根据权利要求3所述的一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述内衬膜液导入纺丝计量泵的入料速度为70～100g/min，所述水浴温度为20～30℃。
5.根据权利要求3所述的一种聚偏氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的运行速度为260～360rpm，压力为3～4mpa；所述氮气流速为20～50ml/min。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐向东，刘冠文，陈敏，
申请(专利权)人：江苏艾乐膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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