[發明專利]一種復合中空纖維膜的制備方法

無效

• 申請號: 201310506659.X
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103521094A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 殷翠萍;殷麗
• 申請（專利權）人: 滁州品創生物科技有限公司
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D69/08;B01D67/00
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技術領域

本發明屬于高分子材料制備領域，尤其涉及一種高強度、高通量的復合中空纖維膜的制備方法。

背景技術

中空纖維膜主要用于各種領域里的過濾或透析。采用復合膜設計，可分別研究與選擇分離復合層膜材料與基膜材料，易于得到高分離功能、高透過通量的分離膜，因此，復合膜技術已成為高功能分離膜制備技術中一個重要發展方向。

早期的復合中空纖維膜技術是在已成形的中空纖維膜表面，采用溶液涂復法或表面反應以形成復合膜，此方面研究國內外均有報導。其缺點是：1.復合材料與溶劑選擇范圍窄；2.后處理工藝要求較高；3.分離孔徑不易控制。因此該方法過去主要用于制備比較致密的膜，如氣體分離膜、反滲透膜、納濾膜等。

隨著制膜技術的不斷創新，人們利用在紡絲原液中添加各種不同的成孔劑及助劑的方法來解決上述問題。

發明內容

本發明設計了一種復合中空纖維膜的制備方法，其目的在于提供一種高機械強度、高通量的復合中空纖維膜的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用了以下方案：

一種復合中空纖維膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：制備鑄膜液；步驟二：配制芯液及外凝膠??；步驟三：中空纖維紡絲；步驟四：制備中空纖維膜。

所述的步驟一制備鑄膜液是將高分子材料、溶劑、添加劑及化學反應致孔劑在55-70℃的溫度下攪拌共混10-20h，在55-70℃下恒溫靜置脫泡20h，得到均質鑄膜液；

所述的步驟三中空纖維紡絲是利用干-濕紡絲設備在設定的紡絲速度下，將芯液與鑄膜液一起注入噴絲頭，并一起從噴絲頭擠出，制得中空纖維膜絲；

所述的步驟四將步驟三所得的中空纖維膜絲經過0-25cm的干紡程后，依次進入第一凝膠浴和第二凝膠浴中進行凝膠相轉化，形成具有微孔孔道的高分子中空纖維多孔膜；將具有微孔孔道的高分子中空纖維多孔膜在水中浸泡清洗至完全分相得到孔徑分布均勻的中空纖維多孔膜，并將其浸泡在含有20wt％的甘油與水組成的保護液中。

所述的鑄膜液按照下述質量百分比的原料制備而成：

高分子材料15-25％、化學反應致孔劑5-18％、溶劑55-75％、添加劑1-8％。

所述的高分子材料為聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酰對苯二胺的混合物，所述聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酰對苯二胺的質量比為5：1-3：1-3；所述化學致孔劑為富馬酸和檸檬酸按照質量比1：5制成的混合物。

所述溶劑為N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺或N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺按照質量比為1：1制成的混合物。

所述添加劑為聚乙烯基吡咯烷酮、氯化鋰和十二烷基氨基丙酸的混合物，所述聚乙烯基吡咯烷酮、氯化鋰和十二烷基氨基丙酸的質量比為1：2：2-5。

步驟二所述芯液為體積分數為60％的二甲基乙酰胺，所述芯液流量6-12ml／min，所述芯液溫度為30-55℃，步驟三所述紡絲速度為8-10m／min。

步驟四所述第一凝膠浴為質量分數為20-30％的碳酸鉀溶液，所述第二凝膠浴為質量分數為20-30％的碳酸鈉溶液，所述第一凝膠浴和第二凝膠浴的溫度50℃。

該復合中空纖維膜的制備方法具有以下有益效果：

本發明所述的復合中空纖維膜的制備方法采用了復合膜技術，可紡制出性能穩定、孔徑適當、高透水通量和高強度的復合中空纖維膜。由于聚偏氟乙烯膜材料機械強度弱，但其具有優異的抗污染性能，在污水處理、生化制藥行業等高污染分離體系顯示出優異的性能；聚甲基丙烯酸甲酯和聚對苯二甲酰對苯二胺具有良好的機械性能，同時，對位芳香族聚酰胺即聚對苯二甲酰對苯二胺是最具代表性的芳香族聚酰胺，大分子呈剛性，有溶致液晶性，具有優良的耐熱性、耐化學試劑性，故將聚偏氟乙烯作為復合層材料，與分離液體接觸，提供分離功能，聚甲基丙烯酸甲酯和聚對苯二甲酰對苯二胺作為支撐材料，提供符合使用要求的機械強度，兩種材料的性能恰好互補。

本發明整個工藝過程易于控制，成本低廉，工業化實施容易。

采用本發明的芯液體積分數為60％的二甲基乙酰胺制得的中空纖維膜的內表面可以形成明顯的多孔狀結構，可以明顯增大孔隙率。

本發明采用的復合添加劑為聚乙烯基吡咯烷酮、氯化鋰和十二烷基氨基丙酸的混合物，其能更好的提高溶液的表面張力，改善靜置穩定性和成孔性。

具體實施方式

下面結合具體實施例，對本發明做進一步說明：

實施例1