[發(fā)明專利]一種晶須加強聚偏氟乙烯中空纖維膜及其制備工藝

無效

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• 申請日: 2012-02-08
• 公開（公告）號: CN103240008A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朗萬中;紀芹
• 申請（專利權(quán)）人: 沃盛環(huán)保科技（上海）有限公司
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D69/08
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 胡美強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體的涉及一種晶須加強聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜及其制備工藝。

背景技術(shù)

聚偏氟乙烯(PVDF)是一種廣泛的工業(yè)應(yīng)用的膜材料，它具有優(yōu)良的抗氧化，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，以及良好的機械性能，已成為目前世界范圍內(nèi)綜合性能良好的膜品種之一。

PVDF中空纖維膜在廢水處理、生活污水回收利用以及反滲透用水預(yù)處理等方便有較好的應(yīng)用。然而，中空纖維膜在持續(xù)使用過程中，要經(jīng)受使用及清洗時的水流沖擊，故需要有較高的強度來保證其正常運行。而一般方法制備的PVDF中空纖維膜，難以同時兼顧將其強度性能和分離透過性能，且材料本身也使得制備的PVDF中空纖維膜強度較低，很難滿足其強度要求。

晶須改性的復(fù)合材料具有纖維增強能力、優(yōu)異的耐磨損及滑動性能。某些晶須還具有特殊的物理性能，使得晶須增強復(fù)合材料成為復(fù)合材料領(lǐng)域的一個重要分支。由于聚合物基體本身具有的成型加工等方面的優(yōu)勢，使晶須改性聚合物的研究具有極其重要的意義，并且顯示出很好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有的PVDF中空纖維膜在使用，以及物理、化學(xué)清洗過程中容易發(fā)生斷絲的缺陷，而提供了一種晶須加強聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜的制備工藝。本發(fā)明的制備工藝實現(xiàn)了有機組分與無機組分間的良好結(jié)合，得到了同時擁有有機膜和無機膜優(yōu)點的膜材料，提高了材料的綜合性能，使該材料增韌增強并舉。

因此，本發(fā)明提供了一種PVDF中空纖維膜的制備工藝，其包含下列步驟：將包含晶須的用于制備PVDF中空纖維膜的鑄膜液，來制備PVDF中空纖維膜，即可；所述鑄膜液包含晶須、PVDF和溶劑，其中，晶須的含量為質(zhì)量百分比0％～5％(但不為0％)(優(yōu)選0.1％～4％)，PVDF的含量為質(zhì)量百分比15％～20％，溶劑的含量為質(zhì)量百分比75％～85％(但不為85％)；所述的晶須為納米級無機納米晶須，如納米二氧化硅(SiO₂)、納米二氧化鈦(TiO₂)或納米型羥基磷灰石(HAP)。

其中，所述的制備PVDF中空纖維膜的工藝為本領(lǐng)域常規(guī)的濕法紡絲工藝或者干噴-濕紡工藝，本發(fā)明特別優(yōu)選下述方法和條件：所述的制備PVDF中空纖維膜的工藝包含下列步驟：

步驟(1)：將晶須和聚偏氟乙烯溶于溶劑中，得鑄膜液；

步驟(2)：將步驟(1)得到的鑄膜液進行脫泡、紡絲、制膜，即得晶須加強的PVDF中空纖維膜；所述的脫泡為將鑄膜液靜置進行脫泡。

本發(fā)明中，所述的溶劑較佳的為N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲亞砜(DMSO)、N，N二甲基甲酰胺(DMF)，N，N二甲基乙酰胺(DMAc)和丙酮中的一種或多種，其中優(yōu)選N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲亞砜(DMSO)、N，N二甲基甲酰胺(DMF)或者N，N二甲基乙酰胺(DMAc)。

步驟(2)中，所述的靜置時間可為12～24小時。紡絲的方法可為濕法紡絲工藝或者干噴-濕紡工藝。紡絲過程中，芯液組分較佳的為去離子水，或者乙醇、異丙醇、NMP、DMAc、DMF和DMSO中的一種或多種與去離子水的混合溶液，該混合溶液中，NMP、DMAc、DMF和DMSO中的一種或多種的含量較佳的為質(zhì)量百分比0％～95％。芯液流速較佳的為0.1～2ml/min，氮氣壓力較佳的為0.1～0.6MPa，鑄膜液流量較佳的為0.5-3.0ml/min，凝膠液較佳的為10～35℃的自來水。經(jīng)過紡絲即可得到本發(fā)明的晶須加強的PVDF中空纖維膜，較佳的，繼續(xù)在保護液(如甘油水溶液，可為30％wt～60wt％的甘油水溶液)中浸泡，干燥，即可。

本發(fā)明中，所述的聚偏氟乙烯(PVDF)分子量(M_W)范圍可為25萬～100萬。所述的納米型羥基磷灰石(HAP)為本領(lǐng)域常規(guī)的無機晶須，其制備方法可以參見文獻“《無機化學(xué)學(xué)報》，2007，23(1)：86-90.”和“《材料導(dǎo)報》，2006，20：390-396”的方法制得。

本發(fā)明通過添加無機晶須對PVDF中空纖維膜進行強度改性，以緩解PVDF中空纖維膜在使用、物理清洗和化學(xué)清洗時易發(fā)生斷絲的缺點，同時使其兼具有機膜和無機膜的優(yōu)良性能，使膜具有較高的韌性和強度等機械性能。

本發(fā)明進一步提供了由上述制備工藝制得的晶須加強的PVDF中空纖維膜。

在不違背本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。

本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。

本發(fā)明的積極進步效果在于：