[發明專利]中空纖維富氧膜的制備方法

在審

• 申請號: 201610275037.4
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105709620A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 劉潔;邢陽;齊靜;李升軍;李建林
• 申請（專利權）人: 安陽華森紙業有限責任公司
• 主分類號: B01D71/54
• 分類號: B01D71/54;B01D71/68;B01D71/28;B01D71/50;B01D71/16;B01D71/42;B01D71/38;B01D71/48;B01D71/30;B01D71/64;B01D69/08;B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙) 41113
• 代理人: 聶孟民

技術領域

本發明涉及分離膜技術，特別是一種中空纖維富氧膜的制備方法。

背景技術

大氣中的氧氮分離是最受關注和最具有應用前景的膜技術之一，通常人們把氧氣的體積分數超過20.93%的空氣稱為“富氧”空氣，富氧膜除具備普通空氣的助燃、呼吸和工業氧化等重要作用外，在節能環保、醫療和生物制品等領域也有廣泛應用。傳統的制取富氧空氣的方法是深冷分離法和變壓吸附法，兩者均存在高能耗、設備復雜等缺點。與其它富氧方法相比，膜法富氧主要用于體積分數<40%的小規模生產，具有設備簡單，操作方便，安全，啟動快，投資少，節能效果顯著，綠色環保等特點，具有顯著的經濟效益和社會效益。

靜電紡絲是一種特殊的纖維制造工藝，聚合物溶液或熔體在強電場中進行噴射紡絲。在電場作用下，針頭處的液滴會由球形變為圓錐形（即“泰勒錐”），并從圓錐尖端延展得到纖維細絲，這種方式可以生產出納米級直徑的聚合物細絲；帶有針頭的靜電紡絲設備中通常包括注射器、收集器，以及紡絲編織管等部件。

從富氧膜的制備技術方面來說，目前主要有溶液澆鑄法、熔融拉伸成膜法、浸沒沉淀凝膠相轉化法、復合法。對于復合法，是先制備多孔支撐層，再通過一定的方法在其上涂覆致密超薄皮層，可分別優化支撐層與分離層。多孔支撐層通常采用干-濕相轉化法制備，形成非對稱膜結構，制備的基膜要求有適當的孔徑、孔徑分布、孔隙率和化學穩定性。多孔支撐層的膜材料大多采用原料價廉易得，成膜性好，具有良好機械性能及耐壓性能，良好的化學穩定性，無毒，可抗微生物降解，可干燥等綜合優異性能的聚砜類等產品。

目前大多數商業化的富氧膜為平板膜，由于結構和制備方法上存在的問題，膜的比表面積小，處理量小，效率低，而且制備工藝復雜，不易操作，難于工業化生產，因此，富氧膜上的改進和創新是必需解決的技術問題。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種中空纖維富氧膜的制備方法，可有效解決膜的比表面積小，處理量小，效率低，而且制備工藝復雜，不易操作，難于工業化生產的問題。

本發明解決的技術方案是，包括以下步驟：

（1）、在內襯支撐管的外表面通過針頭靜電紡絲設備制備中空纖維富氧膜的多孔基層，然后用去離子水進行清洗，靜置在50～90℃的環境內制干；

（2）、配制鑄模液：該鑄模液是由重量百分比計的：端羥基聚合物6%～35%、催化劑0.2%～0.6%、交聯劑5%～30%和第一溶劑50%～80%混勻制成鑄模液；

（3）、涂覆：將（2）制成的鑄模液涂覆在（1）制備的多孔基層上，先在室溫下固化1～20分鐘，再在50～80℃下固化20～45分鐘，使硅橡膠交聯完全，成中空纖維富氧膜；

所述的制備中空纖維富氧膜的多孔基層，方法是：

A、將聚合物置于第二溶劑中，攪拌均勻成聚合物紡絲溶液或熔體，聚合物紡絲溶液或熔體的重量濃度為5～80％；

B、聚合物紡絲溶液或熔體注入到紡絲注射器內采用針頭靜電紡絲設備制備多孔基層。

所述針頭靜電紡絲設備的工作電壓為10～90KV。

所述針頭靜電紡絲設備中紡絲注射器到紡絲收集器的距離為5～50cm。

所述內襯支撐管的外徑為0.8～2.5mm，壁厚為0.1～0.7mm，是由蠶絲、銅絲、不銹鋼絲、氧化鋯篩網、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚丙烯晴、聚丙烯、聚乙烯中的一種或多種的混合物制成長圓形。

所述的第一溶劑為甲苯、四氫呋喃、氯仿、乙酸乙酯、乙酸異丙酯中的一種或幾種的混合物。

所述催化劑為二丁基二月桂酸錫、單丁基氧化錫或二丁基氧化錫、氯鉑酸中的一種或兩種以上的混合物；所述交聯劑為甲基含氫硅油或正硅酸乙酯；所述的聚合物為聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚苯乙烯、聚碳酸酯、醋酸纖維素、聚丙烯晴、聚乙烯醇、聚酯、聚氯乙烯、膠原蛋白、聚丙烯酸銨、聚酰亞胺中的一種或兩種以上的混合物。

所述的第二溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、正庚烷、二氯甲烷、三氯甲烷、三氟乙酸、甲苯、四氫呋喃、丙酮、二甲基亞砜、甘油、乙二醇、聚乙二醇、聚乙二醇400、二甲基亞砜、三乙醇胺、乙醇銨鹽、甲酸、N-甲基吡咯烷酮、4-羥基丁酸或乙酸中的一種或兩種以上的混合物。