中空纤维复合膜涂敷机及中空纤维复合膜的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种中空纤维复合膜涂敷机及中空纤维复合膜的制造方法和制品，涂敷机包括设置在水相槽中的喂丝辊，与水相槽依次工艺连接的前干燥管、反应管、后干燥管、导丝辊和受丝辊；反应管水平安装，并且在其进口处管接有有机相补充装置，在其出口处管接有溢流装置；前干燥管、后干燥管竖置安装；喂丝辊和受丝辊分别与ＰＬＣ控制器及与ＰＬＣ控制器连接的两个变频调速电机连接。采用本发明专利技术涂敷机和界面聚合的制造方法，可连续生产涂敷均匀，质量稳定的中空纤维复合膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种膜技术，具体为一种中空纤维复合膜涂敷机及使用该机制备中空纤维复合膜的制造方法和制品，国际专利主分类号拟为Int.Cl7B29C70/50。
技术介绍
复合法是目前用得最多也是很有效的制备高性能超滤膜、纳滤膜和反渗透膜的方法。该方法是在微孔基膜上，复合上一层具有纳米级孔径的超薄表层。复合膜具有无可比拟的优越性，其超薄表层最薄可达几个纳米，从而使膜具有较高的通量。另外，由于超薄表层的化学品用量很少，因此可以选择价格昂贵的高性能单体界面聚合以满足某些特殊的用途。复合膜的研究最早可追溯到70年代末JE Cadotte(US Pat.4812270)的NS-300复合膜开发。其以聚砜作为支撑膜，通过界面聚合法、稀溶液涂敷法或等离子体聚合法等技术制备超薄复合层。自80年代以来，国际上相继开发了各种不同品牌的商品复合膜，如NF，NTR，UTC，ATF，MPT，MPF，SU，Desal-5及A-15膜等。美国专利(US.Pat.4259183)将支撑体在稀的哌嗪水溶液中浸渍后将其放入1，3，5-均苯三甲酰氯溶液中，制得复合膜；美国专利(US.Pat.4277344和4828708)也采用类似的方法制备纳滤复合膜，只是用1，3-亚苯基二胺代替哌嗪；美国专利(US.Pat.5693227)以聚砜作支撑体，以氨基烷基嘧啶混合物作催化剂，由亲电试剂和亲核试剂发生逐步缩聚制得纳滤复合膜；美国专利(US.Pat.5152901)将聚醚砜溶液涂在聚酯的无纺布上作支撑层，界面聚合的水相含丁二烯-苯乙烯树脂，带氨基的哌嗪及氢氧化钠水溶液，有机相是含有交联剂的乙烷溶液，该膜对水中的游离氯及次氯酸盐有较好的抗蚀性能，美国专利(US.Pat.6113794)用PAN膜作底层，用活性交联的多孔亲水高聚物作涂层，等等。虽然这些专利技术涉及或提及了以中空纤维做为基膜制备中空纤维复合膜，但实际上都不能真正得到稳定的中空纤维复合膜产品，因而至今只有平板复合膜产品。俞三传等在中国专利文献(CN200410068154.0)中介绍，在多孔支撑膜上通过多元胺与改性芳香多元酰氯界面缩聚复合一层芳香聚酰胺薄膜，从而得到纳滤复合膜，但是这个专利技术只是得到了平板式纳滤复合膜，末提及连续涂敷及工业化；陈火其等人在中国专利文献(CN03244327.7)中说明，可实现对平板膜的连续涂敷，使平板膜可连续化工业生产，但其在涂敷过程中前后绕辊转速的平衡是靠基膜张力大小来调节的，而由于中空纤维基膜抗张强度很差，极小的张力就可使其发生拉伸、断裂，因此难以利用张力来调节前后绕辊之间的转速平衡，这意味着该技术不能用于中空纤维膜的连续化涂敷生产。关于中空纤维复合膜的制备技术目前还未见有实现产业化的报道和产品，因为存在一些技术问题没有很好解决，如周弈亮等人在中国专利文献(CN97111020.4)中，介绍了对中空纤维的复合改性技术对涂层材料的预固化时，需要在恒温10～70℃下固化1～48小时；对中空纤维涂层时，需要在中空纤维内腔施加真空度为-0.07MPa～-0.09MPa的压力1～30分钟。黄向阳等人在中国专利文献(CN94110113.4)中也提供了一种制备中空纤维复合膜的方法，但这个方法同样需要真空涂层，而且也没有实现连续涂层。美国专利(USP4214020)文献中，报道了一种中空纤维集束的复合膜制备方法，具体的是先把中空纤维固定成一捆，然后将整捆中空纤维放入水相中一定时间，经过此预处理的整捆中空纤维在一定的真空度下放入有机相中完成涂敷工艺。以上这些技术存在的共性问题是非连续涂敷操作，很难对中空纤维基膜外面实施涂敷。若如上所述进行集束(外)涂敷的话，则容易造成中空纤维之间的粘连。而内涂层的中空纤维复合膜(内压膜)其有效过滤面积远不及外涂层(外压膜)，而且在实施内涂层时膜表面液体(水相或油相)含量难于精确控制，致使膜的质量很难保证。对中空纤维膜外面实施连续涂敷的关键之一是解决其强度低，易断裂的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种中空纤维复合膜涂敷机及中空纤维复合膜的制造方法和制品，该涂覆机的特点是涂覆均匀，可连续化生产，并且结构简单，成本低，效率高，使用经济；该中空纤维复合膜的制造方法条件约束少，工艺简单，成本低廉，容易工业化实施；所得中空纤维复合膜制品结构均匀，具有较好的机械强度和性能稳定的质量。本专利技术解决所述中空纤维复合膜涂敷机技术问题的技术方案是设计一种中空纤维复合膜涂敷机，包括设置在水相槽中的喂丝辊，与水相槽依次工艺连接的前干燥管、反应管、后干燥管、导丝辊和受丝辊；所述反应管水平安装，并且在其进口处管接有有机相补充装置，在其出口处管接有溢流装置；所述的前干燥管、后干燥管竖置安装；所述的喂丝辊和受丝辊分别与PLC控制器及与PLC控制器连接的两个变频调速电机连接。本专利技术解决所述中空纤维复合膜制造方法技术问题的技术方案是设计一种中空纤维复合膜的制造方法，该制造方法使用本专利技术所述的中空纤维复合膜涂敷机，并采用界面聚合法，工艺过程为在所述水相槽中，放入中空纤维基膜重量百分比为0.2-5％的多胺类水溶液，使水相槽中喂丝辊上卷绕的所述中空纤维基膜浸泡30-60分钟后，连续退绕，并依次经前干燥管、后干燥管和导丝辊后，卷绕在受丝辊上；所述的反应管中盛有重量百分比为0.1-2％的多酰氯正己烷有机相溶液，并控制反应时间为5-120秒；所述前干燥管4的温度为15-110℃，风量在0.01～3m3/min；后干燥管8的温度为15-90℃，风量在0.01～3m3/min。本专利技术解决所述中空纤维复合膜制品技术问题的技术方案是设计一种中空纤维复合膜制品，该制品包括的基膜为截留分子量为6000-100000的中空纤维膜，包括聚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或聚醚砜中的一种，功能层材料为聚酰胺，并且由本专利技术所述的中空纤维复合膜涂敷机和中空纤维复合膜的制造方法制造。与现有技术相比，本专利技术所述的中空纤维膜涂敷机解决了喂丝辊连续退绕与受丝辊连续卷绕张力不协调和中空纤维基膜抗张能力差，连续生产易断裂的问题，可实现对中空纤维膜的“零张力”连续涂敷，均匀卷绕，可连续生产，不受张力的影响，涂敷均匀，保证产品质量，并且结构简单，成本低，效率高，可实现中空纤维复合膜的连续化生产；使用本专利技术中空纤维膜涂敷机制造中空纤维复合膜的制造方法，可在常压下操作，对真空没有要求；涂层过程也在常温下进行，不需要对反应管进行加热和保温；可通过控制两相中单体浓度和聚合时间来控制涂层的状态，从而获得不同性能的中空纤维复合膜，不仅操作简单，节约能源，成本低廉，而且涂敷效率大为提高，不会对环境造成污染，便于工业化实施；本专利技术涂敷后的中空纤维复合膜制品结构均匀，机械强度好，性能稳定，是可商业化的中空纤维膜新品种。附图说明图1为本专利技术中空纤维膜连续涂敷机一种实施例的整体结构示意图。图2为本专利技术中空纤维膜连续涂敷机一种实施例的PLC控制器的工作原理示意图；图3为本专利技术中空纤维膜连续涂敷机一种实施例的PLC控制器的程序原理框图。具体实施例方式下面结合具体实施例及其附图方式对本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术不受实施例的限制。本专利技术的中空纤维复合膜涂敷机(以下简称涂敷机，参见图1、2)，包括设置在水相槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中空纤维复合膜涂敷机，包括设置在水相槽中的喂丝辊，与水相槽依次工艺连接的前干燥管、反应管、后干燥管、导丝辊和受丝辊；所述反应管水平安装，并且在其进口处管接有有机相补充装置，在其出口处管接有溢流装置；所述的前干燥管、后干燥管竖置安装；所述的喂丝辊和受丝辊分别与ＰＬＣ控制器及与ＰＬＣ控制器连接的两个变频调速电机连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇峰，刘恩华，田国军，许以农，王薇，杜启云，肖长发，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]