[發(fā)明專利]一種增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310395624.3
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103432916A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖長發(fā);權(quán)全;劉海亮;黃慶林;胡曉宇;環(huán)國蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D67/00;B01D69/08
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 陳昌娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膜技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法。

背景技術(shù)

聚偏氟乙烯具有抗污染性強、抗紫外線和耐氣候老化性佳、耐霉菌性好、抗沖擊強度和耐磨性高，化學穩(wěn)定性好（不易被酸、堿、鹵素或強氧化劑等腐蝕）等優(yōu)點，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于制膜領(lǐng)域。但溶液紡絲法制得的聚偏氟乙烯中空纖維膜強度較低，使用時受到長時間高壓水流沖擊，頻繁反洗后膜絲表面易于發(fā)生破損，甚至出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，影響出水品質(zhì)、減少膜組件使用壽命，降低生產(chǎn)率，增加生產(chǎn)成本。

目前，增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法有以下兩種：

一種是專利CN102600733A公開的同質(zhì)增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法。其以熔融紡絲法制得聚偏氟乙烯中空纖維膜作為增強體基膜，在基膜表面均勻涂覆一層聚偏氟乙烯鑄膜液即得同質(zhì)增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜。該方法的優(yōu)勢在于基膜與表面分離層均為聚偏氟乙烯，其界面結(jié)合狀態(tài)好、結(jié)合強度高；但是基膜在鑄膜液中浸潤時會被溶劑侵蝕甚至溶解,導致基膜通透性降低。浸潤時間對制得膜通透性有很大影響，當浸潤時間較長時易于導致基膜發(fā)生嚴重溶解，不僅使基膜通透性差，且降低了膜力學性能；當浸潤時間較短時，界面結(jié)合強度低，增強膜分離性能降低，制膜過程復雜，且制造成本高。

另一種是由聚酯或聚酰胺纖維等長絲、中空管狀編織物、管狀針織物或機織物作為增強體，在其表面涂覆聚偏氟乙烯鑄膜液，復合固化后形成表面分離層，得到增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜。

專利CN1695777A公開了一種將滌綸、尼龍6或尼龍66為增強纖維與鑄膜液共擠出紡制中空纖維膜的方法，該方法使增強纖維縱向包覆在中空纖維膜壁中，可有效增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜軸向抗拉伸性能，而膜徑向抗壓實性能沒有得到明顯提升。

專利CN1864828A公開了一種先利用溶液紡絲法制備中空纖維膜，然后用合成纖維在該膜外部編織成網(wǎng)后再浸入同一鑄膜液中，經(jīng)過凝固浴凝膠后制成網(wǎng)狀編織物增強中空纖維膜。網(wǎng)狀編織物被包覆在中空纖維膜壁中，可提高制得膜力學性能。但這種膜在使用過程中，增強體隨膜擺動而產(chǎn)生伸縮，易使分離層結(jié)構(gòu)受損，造成膜分離系統(tǒng)失效。

美國專利US5,472,607公開了一種具有支撐體的中空纖維膜工藝，這種方法利用特制連續(xù)超細纖維制編織管，在其表面涂敷一層鑄膜液，然后在凝膠浴中固化制得中空纖維膜。這類涂覆方式只是將鑄膜液簡單涂覆在纖維編織管表面,由于纖維編織管與聚合物分離膜是兩種界面性質(zhì)不同的材料,且這兩種材料之間的結(jié)合能力有限(如聚偏氟乙烯分離膜和聚酯纖維編織管),當中空纖維膜在高強度振蕩環(huán)境下使用或頻繁反洗處理時,聚偏氟乙烯涂覆層與聚酯纖維編織管之間易發(fā)生剝離,使得膜表面發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞,影響出水水質(zhì)。

上述技術(shù)方案存在的問題在于：同質(zhì)增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜，整個生產(chǎn)過程控制復雜，而且制造成本高；通常異質(zhì)增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜，所用的增強體材料為聚酯、聚酰胺，與表面分離層材料聚偏氟乙烯既為不同種類材料，也非共溶劑可溶聚合物材料，存在相容性的差異，雖然采取了改進方法，但在高強度震蕩和反洗過程中，表面分離層易于發(fā)生破損或從增強體表面剝離，嚴重影響膜的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法,該方法制得的增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜表面分離層與增強體結(jié)合強度高，不易剝離,可耐長時間反沖洗。

為此本發(fā)明技術(shù)方案如下：一種增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法，包括如下步驟：

1）制備增強體；選擇與聚偏氟乙烯具有共同良性溶劑的聚丙烯腈纖維，采用二維編織技術(shù)將聚丙烯腈纖維編織成中空編織管，以其作為增強型聚偏氟乙烯中空纖維膜的增強體；

2）制備分離層鑄膜液；分別將占鑄膜液總質(zhì)量5～25wt.%的聚偏氟乙烯樹脂和5～30wt.%的添加劑溶于溶劑中，在70～90℃條件下攪拌溶解，真空脫泡，即制得分離層鑄膜液；優(yōu)選聚偏氟乙烯樹脂6～16wt.%，添加劑5～14wt.%。

所述溶劑為聚丙烯腈與聚偏氟乙烯共用的良溶劑，選用N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜或N-甲基吡咯烷酮；

所述添加劑為水溶性組分，選用聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇與占體系總質(zhì)量0～5wt.%的吐溫-80混合液，優(yōu)選1～3wt.%；

3）增強體表面預處理：將步驟1）制得的增強體用中性洗滌劑清洗后，干燥，再用弱極性有機液體對其進行浸潤，浸潤時間為1～60s；所述弱極性有機液體為乙醇、甘油或異丙醇；