[發明專利]一種聚合物－織物復合管式微孔膜及其制備方法

無效

• 申請號: 200710053605.7
• 申請日: 2007-10-23
• 公開（公告）號: CN101224394A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 左丹英;徐衛林;張振;鄧中民;陳小燕
• 申請（專利權）人: 武漢科技學院
• 主分類號: B01D69/04
• 分類號: B01D69/04;B01D69/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種高分子分離微孔膜，特別涉及一種高強度、高通量的聚合物復合管式微孔膜及其制備方法。

背景技術

膜技術是當代新型高效分離技術，是多學科交叉的產物。與傳統分離技術比較，它具有高效、低能耗、過程簡單、操作方便、不污染環境、便于與其它技術集成等突出優點。它的研究與應用，與節能、環境保護、水資源開發利用和再生關系極為密切。在當今世界上能源短缺、水荒和環境污染日益嚴重的情況下，膜分離科學研究得到了世界各國的高度重視。

聚偏氟乙烯(PVDF)是一種性能優良的結晶性聚合物，玻璃化溫度為-39℃，脆化溫度在-62℃以下，熱分解溫度在316℃以上，長期使用溫度范圍為-50～150℃，在一定溫度和受壓下仍能保持良好的強度。PVDF的另一個突出優點是優異的抗紫外線和耐氣候老化性，它的第三個特點是化學穩定性好，在室溫下不被酸、堿、強氧化劑和鹵素所腐蝕，脂肪烴、醇、醛等有機溶劑對它也無影響，只溶于DMF、DMAc、DMSO、NMP等強極性溶劑，這一點使得PVDF適宜于溶液相轉化法制膜。以上這些突出的特點使PVDF成為一種理想的分離膜材料，適用于化工、電子、紡織、食品、生化等領域。各國的研究人員都在進行著以PVDF為膜材料的各類新型分離膜的研制開發，從而使其優異的性能得到充分發揮，能滿足某些特殊膜過程和特殊領域的要求。

PVDF膜主要有兩種構型：平板膜和管式膜。平板膜包括均質膜和復合膜，管式膜包括中空纖維膜和管狀膜。目前，中空纖維膜和平板均質膜，平均孔徑小，多為超濾膜(孔徑小于0.1μm)，強疏水性，并且強度低，實際應用中容易污染、斷裂破損，使用壽命短；平板復合膜和管狀膜雖然有能用于微濾的大孔徑膜(0.5μm左右)，但由于支撐層的存在，致使膜厚度增加，降低了膜器的填裝密度，于是降低了膜的有效面積。因此，開發出高強度、親水性良好、有效膜面積大、便宜的PVDF各種構型的微孔膜具有很重要的現實意義。

管狀膜是膜組件的一種形式，相對于其他構型的膜，管其優點是：(1)流道寬，料液在管內湍流流動，對料液的預處理精度要求低；(2)機械強度高，易于清洗，除可用化學試劑進行清洗外，還可以用機械方法進行清洗；(3)管式膜組件的壓力損失小，因此其流道長，過濾效率相對可以提高。目前對于PVDF管狀膜的研究較少，這主要是由于作為基體圓管材料的選擇范圍很小，目前的基體材料主要是無紡布、多孔陶瓷和多孔碳管，而且對于無紡布還存在縫合技術的要求，這些基體導致復合膜的厚度增加，降低膜組件的填裝密度，并且增加了運行過程中的傳質阻力，最終導致膜的通量大大降低。因此對于PVDF管狀膜的研究應著眼于圓管基體材料的選擇，在此基礎上研究工藝條件對膜形態、微觀結構和性能的影響。

發明內容

針對上述存在問題，本發明的目的在于提供一種生產成本低、性能優良的聚合物-織物復合管式微孔膜及其制備方法。其技術解決方案為：圓管狀針織物制備→制膜液配制→圓管狀針織物外表層處理→復合管式微孔膜后處理。圓管狀針織物的制備是將公制支數為30～35、直徑為0.2±0.05mm的紗線采用緯編工藝編織成外徑為3～8mm、未填充系數為10～30、縱密度為35～55、橫密度為30～40、總密度為1050～2000的圓管狀針織物。制膜液的配制是將含量為6～15wt％的聚合物、5～12wt％的添加劑、75～85wt％的溶劑混合加熱溶解成制膜液；聚合物為聚偏氟乙烯(PVDF)或為聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氨酯(PU)共混物，其中聚氨酯(PU)占總聚合物質量的90％～60％，聚氨酯(PU)占總聚合物質量的10％～40％。圓管狀針織物外表層處理是將圓管狀針織物套在成型模上，并將其浸泡到制膜液中，浸泡時間為1～5min，然后提出套有圓管狀針織物的成型模，將其浸沒在去離子水中，浸涂在圓管狀針織物上的制膜液凝固成膜，形成圓管狀針織物為支撐層、聚合物微孔膜為過濾分離層的聚合物-織物復合管式微孔膜。