[發明專利]高強度聚氯乙烯中空纖維超濾膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201110127999.2
• 申請日: 2011-05-18
• 公開（公告）號: CN102784563A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 金煌煒
• 申請（專利權）人: 杭州永騰膜科技有限公司
• 主分類號: B01D71/30
• 分類號: B01D71/30;B01D69/08;B01D67/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及超濾膜生產技術領域，特別涉及一種高強度聚氯乙烯中空纖維超濾膜及其制備方法。

背景技術

當今社會水資源日益緊缺，天然水和回用水的凈化是關系到國計民生的重大戰略問題。在各種凈水方法中，超濾以其凈化效果好、能耗低、占地小、易于模塊化、易清洗恢復等優點逐漸被人們重視。

常規的超濾膜材質包括醋酸纖維素（CA）、聚砜（CS）、聚醚砜（PES）、聚丙稀晴（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氯乙烯（PVC）等。在各種材質中，PVC以其廉價、耐化學污染等優點而吸引人，但常見的單一PVC材質性脆，所耐受的橫向沖擊力和縱向拉伸力有限，這在一定程度上限制了其應用。

聚氯乙烯超濾膜要能大規模應用，以適應各種復雜水質并可耐受水流沖擊和頻繁的正反沖洗，則必須對其增強改性。而目前提及對聚氯乙烯中空纖維超濾膜進行增強的文獻很少。公開號CN101254422A的發明公開了一種高強度聚氯乙烯中空纖維超濾膜，該聚氯乙烯中空纖維超濾膜用抗沖樹脂（甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，MBS）共混聚氯乙烯以提高其抗沖擊強度，但抗沖擊樹脂與聚氯乙烯的持久相容性難以保證，生產的聚氯乙烯中空纖維超濾膜性能不穩定。

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發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高強度聚氯乙烯中空纖維超濾膜，它利用不同鏈長的聚氯乙烯相互纏繞連接，顯著提高中空纖維超濾膜強度且性能穩定。

本發明還提供了該聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制備方法，工藝簡單、生產成本低。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種高強度聚氯乙烯中空纖維超濾膜，所述的高強度聚氯乙烯中空纖維超濾膜按重量百分比計由以下組份組成的鑄膜液制成：聚氯乙烯樹脂12~21%，親水性樹脂2~10%，添加劑1~9%，余量為溶劑，所述的聚氯乙烯樹脂是由K值為60~90的聚氯乙烯樹脂中的兩種組合而成，按重量比計兩種K值的聚氯乙烯樹脂中：K值低的聚氯乙烯樹脂為50~90%，余量為K值高的聚氯乙烯樹脂。

K值為60~90的聚氯乙烯樹脂是指市售K值為60~90的聚氯乙烯樹脂，K值是平均聚合度的量度（詳見聚氯乙烯樹脂分子量的表征方法-粘度、粘數、聚合度和K值，蔣萬安，《聚氯乙烯》1989年第3期），不同K值的聚氯乙烯樹脂則具有不同的分子量，本發明采用不同分子量級別的聚氯乙烯來增強中空纖維超濾膜（原理為利用不同鏈長的聚合物相互纏繞連接，顯著提高中空纖維超濾膜強度），避免了用不同材料共混的化學性質差異和相容性問題，。采用單一的較低分子量的聚氯乙烯成膜后一般剛性和韌性都較差，而采用單一較高分子量的聚氯乙烯其溶解效果差，高溫溶解又會導致聚氯乙烯的降解。本發明在不引入新的物質種類和不添加繁瑣工藝的前提下，實現聚氯乙烯中空纖維超濾膜的增強。

作為優選，所述的親水性樹脂為苯乙烯-丙烯酸的二元共聚物，所述的苯乙烯-丙烯酸的二元共聚物按重量比計由60~90%的苯乙烯和10~40%的丙烯酸聚合而成。

作為優選，所述的添加劑為聚乙烯醇。聚乙烯醇主要起成孔作用。

作為優選，所述的溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮在的一種。溶劑優選N-甲基吡咯烷酮。

一種高強度聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制備方法，所述的制備方法步驟如下：

⑴將溶劑加入攪拌釜中，再將兩種K值的聚氯乙烯樹脂按比例混合后加入攪拌釜中，攪拌，待聚氯乙烯樹脂溶脹后，加入親水性樹脂，攪拌混合均勻，最后向攪拌釜中加添加劑，繼續攪拌5~10小時，制得鑄膜液，整個過程中，攪拌釜的溫度控制在40~80℃；

⑵將鑄膜液靜置脫泡2~4小時，然后將鑄膜液通過噴絲頭擠出，進入凝固浴，分相成膜；凝固浴中外凝液為10~50℃水，成膜時的內凝液為質量濃度為3~25%的氯化鈣水溶液，溫度控制在12~18℃。

本發明通過配置無機鹽的水溶液（氯化鈣）作為內凝固浴，并控制內凝固浴的濃度和溫度，調控分相速度，得到海綿狀的網絡孔，減少膜內大孔，從而實現增強。本發明采用干-濕法制膜，鑄膜液在空氣中垂直向下行走距離為0~40cm，紡絲溫度40~80℃，紡絲速度20~60m/min。

本發明的有益效果是：利用不同鏈長的聚氯乙烯相互纏繞連接，顯著提高中空纖維超濾膜強度且性能穩定；通過配置無機鹽的水溶液作為內凝固浴，并控制內凝固浴的濃度和溫度，調控分相速度，得到海綿狀的網絡孔，減少膜內大孔，從而實現增強。

附圖說明

圖1是實施例1制得的聚氯乙烯中空纖維橫截面的局部視圖。

具體實施方式