[發明專利]熱塑性高分子材料中空纖維微孔膜的生產方法

在審

• 申請號: 201410495890.8
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN105498555A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 呂洪;王棟;劉傳生;李沐芳
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化儀征化纖股份有限公司
• 主分類號: B01D71/48
• 分類號: B01D71/48;B01D71/26;B01D67/00;B01D69/08
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

技術領域

本發明涉及熱塑性高分子材料中空纖維微孔膜的加工生產方法，屬于膜分離技術領域。

背景技術

中空纖維微孔膜是一種外形呈纖維狀、纖維壁上分布著大量貫穿纖維中空腔的微孔、具有自支撐作用的分離膜，是膜分離技術領域的一個重要品種。中空纖維微孔膜的纖維壁具有選擇透過性，可以使氣體、液體混合物中某些組分從內腔向外或從外向內腔透過中空纖維壁，而同時對另一些組分具有截留作用。

作為一種重要的膜分離技術，中空纖維膜具有耐壓性好、易于反沖洗、無需支撐體、強度高、膜組件形狀可控、中空纖維膜在膜組件內的裝填密度大、單位體積的膜面積大、通量大等特點，并且，通過選擇合適的成型技術、工藝參數及原材料，可以控制得到具有不同孔徑分布及過濾效果的中空纖維膜，包括：中空纖維反滲透膜、中空纖維超濾膜、中空纖維微孔濾膜等。因此，中空纖維膜分離技術被廣泛應用于海水或苦咸水淡化、飲用水凈化、污水處理、血液透析、氣體分離等產業領域，并被認為是最有前景的水處理技術之一。

目前，產業化較好的中空纖維膜的制備方法主要包括溶液紡絲法和熔融紡絲法。其中，溶液紡絲法主要是通過干-濕、濕-濕法紡絲成形，然后利用雙擴散作用使纖維膜壁產生微孔，形成中空纖維膜。纖維中空度的大小通過控制噴絲板中孔的大小及通入氣體或流體的種類及其速度來決定，一般通過改變凝固浴組成和凝固條件來調整中空纖維微孔的孔徑、空隙率和中空纖維的通量。相對來說，溶液紡絲法制備中空纖維膜存在著制備工藝流程復雜、質量不穩定、可紡制聚合物有限、溶劑選擇困難、污染環境以及成本高等問題。

熔融紡絲法則是通過特殊的噴絲板技術及合理調整紡絲工藝，利用“拉伸法”或“熱致相分離法”使纖維膜壁產生微孔，形成中空纖維膜。“拉伸法”是聚合物先在高壓力下熔融擠出，然后經過拉伸形成微孔。如日本專利JP07008769A，其涉及一種用于水處理過程的聚酯多孔微濾膜，方法是將聚酯與粒徑為0.02～10微米范圍內的無機粒子熔融共擠出，經拉伸之后在膜的厚度方向上形成寬度為0.01～10微米左右的孔，通過調節粒子添加量及粒徑大小，即可調節聚酯微濾膜的孔徑和孔隙率。可是，在中空纖維中添加一定量的無機顆粒，會大大降低中空纖維的可紡性和紡絲穩定性，同時會降低中空纖維微孔膜的力學性能。

另外，“熱致相分離法”主要是在較高的溫度下將原料和稀釋劑混合，形成均相紡絲液紡成中空纖維，在絲條冷卻過程中發生相分離，用溶劑將稀釋劑提取出來，得到微孔中空纖維。比如中國專利CN201010531372.9公開了一種聚酯中空纖維微孔膜的制備方法，該方法是：將聚酯與稀釋劑混合為混合液，經熔融共混、靜置脫氣得到制膜液熔體；然后以稀釋劑為芯液，與制膜液熔體一起經噴絲頭擠出成中空纖維液膜，液膜經空氣間隙后進入冷水浴中固化進行中空成型，得中空纖維膜前體，再于萃取劑中浸泡、干燥，制得聚酯中空纖維微孔膜。采用熱致相分離法制備中空纖維膜，工藝過程比較簡單，膜結構易控，但相組分選擇困難，且環境污染較大。

從上可見，現有的中空纖維膜生產技術仍然存在種種不足，有待進一步研究和開發。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種熱塑性高分子材料中空纖維微孔膜的生產方法。

本發明的技術解決方案是：一種熱塑性高分子材料中空纖維微孔膜的生產方法，將熔點相近的熱塑性高分子材料和醋酸丁酸纖維素（簡稱：CAB）進行混煉后采用熔融紡絲法，于180～240℃下紡成無捻絲，再于80～130℃下予以牽伸，經140～180℃熱處理，制得熱塑性高分子材料/CAB共混中空纖維，然后在常溫下將該共混中空纖維置于丙酮中，溶出其中的CAB相，制成熱塑性高分子材料中空纖維微孔膜。

優選地，上述的熱塑性高分子材料中空纖維微孔膜的生產方法中，混煉之前，醋酸丁酸纖維素的加入量為總重量的25～60%。

再優選地，上述的熱塑性高分子材料中空纖維微孔膜的生產方法中，所述的熱塑性高分子材料是低熔點聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）；混煉之前，醋酸丁酸纖維素的加入量為總重量的25～40%。

再優選地，上述的熱塑性高分子材料中空纖維微孔膜的生產方法中，所述的熱塑性高分子材料是聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT）；混煉之前，醋酸丁酸纖維素的加入量為總重量的30～40%。

再優選地，上述的熱塑性高分子材料中空纖維微孔膜的生產方法中，所述的熱塑性高分子材料是聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）；混煉之前，醋酸丁酸纖維素的加入量為總重量的25～35%。