[发明专利]多组份中空纤维复合膜熔纺喷丝头

说明书

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1部分所述的多组份中空纤维复合膜熔纺喷丝头。通过本发明所得到的多组份熔纺中空纤维复合膜适用于气体和液体分离用。国际专利主分类号拟为Int.Cl.D01D4/00。

背景技术

近年来膜分离技术作为一种新型、高效的流体分离单元操作取得了令人瞩目的发展，已广泛应用于CO₂分离回收与综合利用等气体分离领域，及水处理、化工、医药、食品、饮料等液体分离领域。与常规的卷式膜、管式膜、平板膜相比，中空纤维膜的特点是单位体积装填密度大、不需要支撑体、比表而积大、组件结构紧凑且小型轻便。中空纤维膜无需支撑体，其分离器可以自我支撑，省去了支撑材料，使加工简化，费用低，因而在大规模的海水淡化、污水处理、气体分离等工程中，中空纤维膜的应用有其独特的优势，是未来的发展趋势，尤其是具有高气体渗透率、高渗透选择性、化学稳定性以及热稳定性的新型复合膜材料及其制膜工艺装备。

喷丝头的结构与质量将直接决定中空纤维膜的结构与性能。目前喷丝头主要有纺丝用喷丝头、中空纤维用喷丝头两类，其中中空纤维膜的制备大致可以分为三类：溶液纺丝、熔融纺丝和半熔融纺丝，其制备离不开喷丝头。现有的喷丝头有插入管式纺丝喷头(CN1148639)、内插式纺丝喷头(CN2734778)、可调式中空纤维膜喷丝头(CN2119430)、喷丝板组合件(CN1535332)，这些喷丝头的中心管采用市售注射针，加热喷射时中心不稳定，易偏心，引起中空纤维复合膜壁厚不均匀，同时这些喷丝头常见于生产单层中空纤维膜材料，而用于中空纤维复合膜材料的喷丝头还较少见，美国专利USP20050031721公布了一种中空纤维单层膜的喷丝板，该喷丝板由一个喷丝孔和一个与喷丝孔相连的纤维形成通道，该通道中固装有导管，导管中设有中心管，中心管与该通道呈环状分布，中心管与导管紧密配合。美国专利USP 20040217510公开一种用于多组分中空纤维膜的喷丝头，在美国专利USP20050031721基础上加装一层外套形成外流道构成多组分中空纤维膜的喷丝头。中国专利CN201140041也公开了一种生产增强型中空纤维单层膜的喷丝板。该喷丝板由一个盖板(芯液板)、一个底板(料液板)组成，盖板和底板通过螺栓固定；底板中心有一料穴，在其一侧有一内插管式喷丝孔，料穴与喷丝孔之间通过料液通道相连接；盖板中心有一料液通孔，盖板与底板喷丝孔相对应的位置上固定着一个底座，上面均匀分布着三个或多个芯液导管，在靠近芯液导管的侧面上有一内螺纹芯液通孔，内螺纹芯液通孔与三孔或多孔芯液导管之间通过芯液通道相连。中国专利CN2535424公布一种微缺环形喷丝孔式多孔喷丝板，在喷丝孔的导孔底部设微缺环形喷丝口，在环形缺口处设支撑中心悬块的撑臂，撑臂的宽度为0.2-0.08毫米，喷丝口的长径比也即其孔长和直径之比为1∶1.6-2.0，在导孔下部为锥形孔，锥形孔与喷丝口相接；每块喷丝板上设有多个喷丝孔。该喷丝板改变中空纤维膜生产中采用插入管式喷丝头，易产生偏心，控制气液量难度大的问题。虽然每块喷丝板设有十几个至几十个喷丝孔，改变现有喷丝头只能单孔喷丝的问题，提高生产效率，但采用该喷丝头生产的仍然是单皮层膜。

随着社会的发展，膜技术应用领域的不断扩大，对膜的性能要求也在不断提高，而现有膜材料已不能满足使用要求。由于熔纺拉伸法制备中空纤维膜过程对环境污染小，适合大规模的工业化生产，可以降低成本，具有广阔的前景。喷丝头的结构与质量将直接决定中空纤维膜的结构与性能。目前还未见多组分熔融中空纤维复合膜制备用的喷丝板相关报道。本发明涉及多组份熔纺中空纤维复合膜用喷丝板。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：提供一种喷丝头，通过熔融纺丝法将具有不同熔点的多种高聚物一次加工成形中空纤维复合膜。同时保证喷口同心，在加压、加热喷射时中空纤维复合膜壁厚均匀。

本发明涉及一种按照权利要求1部分所述的多组份中空纤维复合膜熔纺喷丝板。通过本发明所得到的多组份熔纺中空纤维复合膜适用于液体和气体分离用。

按照本发明通过一种具有权利要求1特征的制造方法达到该目的。通过诸从属权利要求的特征和特征组合阐明本发明。

多个纺丝装置提供多组份高聚物，复合膜材料主要包括双、多皮层。多个纺丝装置连接一个喷丝板，多个纺丝装置分别熔纺不同成分的高聚物，熔纺出来的双组分或多组份高聚物通过一个喷丝板形成中空纤维复合膜，达到中空纤维复合膜一次成型。