[發(fā)明專利]一種熱致相分離聚偏氟乙烯中空纖維膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310512745.1
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103537203A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王樂譯;趙岳軒;王新艷;王旭梅;張倩茹;徐志成
• 申請（專利權(quán)）人: 山東招金膜天有限責(zé)任公司
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D67/00;B01D69/08
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱致相分離聚偏氟乙烯中空纖維膜及其制備方法。

背景技術(shù)

聚偏氟乙烯中空纖維膜是近幾年出現(xiàn)的新一代多孔膜，與其它多孔膜相比具有許多特有的優(yōu)良性能：強(qiáng)度高、韌性好，耐磨耗、耐蠕變、耐化學(xué)溶劑、耐氧化、耐氣候老化性、耐紫外線等等。

目前非溶劑相分離法(NIPS)仍是最通用的聚偏氟乙烯中空纖維膜制備方法，非溶劑相分離法是通過改變聚合物溶液中非溶劑的含量從而改變各組分分子間的作用力，使聚合物從液相變成凝聚相的方法。此方法得到的多孔膜具有孔徑分布寬、強(qiáng)度低，膜在干燥過程中容易收縮等缺點。受該制膜方法限制，中空纖維膜的應(yīng)用領(lǐng)域受到很大的影響。

熱致相分離法(TIPS)是將聚合物溶于高沸點、低揮發(fā)性的稀釋劑中，形成均相溶液，通過溫度變化，使體系發(fā)生相分離的方法。與非溶劑相分離法相比，熱致相分離法有許多優(yōu)點：(1)它通過較為迅速的熱交換使高聚物溶液分相，避免了非溶劑相分離法由于存在溶劑和非溶劑的交換，導(dǎo)致成膜液中部分溶劑參與了高聚物的凝膠化，造成膜的空隙率低。(2)熱致相分離法可用于難以采用非溶劑相分離法制備的結(jié)晶性或部分結(jié)晶性聚合物多孔膜的制備。(3)熱致相分離法影響因素少，較非溶劑相分離法更容易控制。(4)熱致相分離法可以制備更豐富結(jié)構(gòu)的多孔膜：各向異性、各向同性、開孔、閉孔等。(5)熱致相分離法制備的膜孔徑分布均勻、空隙率高、強(qiáng)度高等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決非溶劑相分離法(NIPS)技術(shù)存在的不足之處，提供一種膜孔徑分布均勻、空隙率高、強(qiáng)度高等高性能的聚偏氟乙烯中空纖維膜；本發(fā)明同時提供一種上述聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的熱致相分離聚偏氟乙烯中空纖維膜是以下重量百分比的原料組成：

優(yōu)選：

其中：稀釋劑是鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯、水楊酸甲酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、磷酸三乙酯、γ-丁內(nèi)酯、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯中的一種或幾種；輔助成孔劑是聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、丙三醇中的一種或幾種；成核劑是苯甲酸鈉和／或己二酸；聚偏氟乙烯樹脂是聚偏氟乙烯的均聚物，或是[CF₂-CH₂]鏈節(jié)含量為60％以上的聚偏氟乙烯的共聚物，或是上述兩種的共混物或者是[CF₂-CH₂]鏈節(jié)含量為60％以上的、不同[CF₂-CH₂]鏈節(jié)含量的聚偏氟乙烯的共混物；表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉和／或吐溫-80。

本發(fā)明的中空纖維膜的制備方法包括以下步驟：

(1)首先按重量百分比稱取原料，然后將聚偏氟乙烯樹脂加入雙螺桿反應(yīng)擠出機(jī)生產(chǎn)線中的固體加料系統(tǒng)中，再將稀釋劑、輔助成孔劑、表面活性劑和成核劑加入雙螺桿反應(yīng)擠出機(jī)生產(chǎn)線中的液體加料系統(tǒng)中，在110～150℃下液體加料系統(tǒng)將各組分充分混合均勻；

(2)固體加料系統(tǒng)和液體加料系統(tǒng)按比例要求連續(xù)的加入雙螺桿反應(yīng)擠出機(jī)中，制膜液經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)的輸送、混煉、塑化溶解、反應(yīng)后經(jīng)緩沖系統(tǒng)進(jìn)入紡絲系統(tǒng)；

(3)進(jìn)入紡絲系統(tǒng)的制膜液，通過中空纖維紡絲頭進(jìn)入凝結(jié)槽中凝結(jié)劑凝結(jié)，再經(jīng)萃取槽萃取劑的充分萃取制得聚偏氟乙烯中空纖維膜。

步驟(1)中，固體加料系統(tǒng)由稱重裝置和加料裝置組成。固體加料機(jī)的功能是由失重原理來實現(xiàn)，每單位時間內(nèi)稱重料斗中的失重作為一個實際指標(biāo)被持續(xù)測量，然后經(jīng)由微機(jī)控制器與選定的調(diào)整點進(jìn)行比較。計算出的偏離量作為操作變量被輸送到加料裝置的可變速驅(qū)動裝置以修正其速度。

液體加料系統(tǒng)由帶液體混合和加熱功能的儲罐、流量計、帶有沖程精確控制的活塞泵和精密控溫的不銹鋼輸送管組成，儲罐中的混合液體在泵入擠出機(jī)前被預(yù)熱至110～150℃，保證了液體與聚合物在擠出機(jī)中的很好混合避免了熔融聚合物冷卻導(dǎo)致相分離或混合不良。

步驟(2)中，雙螺桿反應(yīng)擠出機(jī)是一個閉合的相互嚙合、同向旋轉(zhuǎn)、自擦拭式雙螺桿擠出機(jī)，在螺筒上裝有液體壓力加入口和真空出口。真空出口用于保證揮發(fā)性物質(zhì)或氣泡產(chǎn)生時順利從擠出料中排出。

雙螺桿反應(yīng)擠出機(jī)螺筒各段溫度控制在155～200℃。

步驟(3)中紡絲頭溫度控制在150～170℃。