[发明专利]一种双层中空纤维混合基质膜及其制备方法

权利要求书

1.一种双层中空纤维混合基质膜，其特征在于：包括有机聚合物机械支撑内层，其内层壁厚为40～250微米，混合基质膜为选择性分离外层，其外层壁厚0.1～10微米，混合基质膜分散相为具有气体分子大小范围的孔径的分子筛。

2.根据权利要求1所述的双层中空纤维混合基质膜，其特征在于：所述机械支撑内层的有机聚合物和选择性分离外层混合基质膜连续相的有机聚合物均可优选聚醚砜(PES)或聚砜(PSF)或聚丙烯腈(PAN)或聚醚酮(PEK)或聚醚醚酮(PEEK)或聚氯乙烯(PVC)或聚苯醚(PPO)或聚酰亚胺(PI)或聚酰胺(PA)的一种或多种混合使用。

3.根据权利要求1所述的双层中空纤维混合基质膜，其特征在于：所述选择性分离外层混合基质膜所用小孔隙分子筛优选具有气体分子大小范围的最大次要结晶学自由直径的分子筛沸石或者碳分子筛，沸石分子筛更优选下面的一种：A型、X型、Y型、beta分子筛。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的双层中空纤维混合基质膜，其特征在于：所述机械支撑内层和选择性分离外层还包括溶剂，溶剂优选N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)或N，N’-二甲基乙酰胺(DMAc)或二甲基吡咯烷酮(NMP)或二甲基亚砜(DMSO)或四氢呋喃(THF)或二氯甲烷中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的双层中空纤维混合基质膜，其特征在于：所述机械支撑内层和选择性分离外层还包括孔径调节剂，孔径调节剂优选甲醇或乙醇或乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮或二甘醇。

6.根据权利要求5所述的双层中空纤维混合基质膜，其特征在于：所述机械支撑内层有机聚合物、孔径调节剂、溶剂用量分别优选质量百分比10～30％，2～20％，50～88％。

7.根据权利要求5所述的双层中空纤维混合基质膜，其特征在于：所述选择性分离外层混合基质膜有机聚合物、孔径调节剂、分子筛、溶剂用量分别优选质量百分比20～39％，2～20％，2～29％，30～76％。

8.一种制备权利要求1至3中任一所述的双层中空纤维混合基质膜的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：

a)铸膜液和芯液的配制：

机械支撑内层铸膜液包括有机聚合物、孔径调节剂、溶剂在25～80℃搅拌溶解均匀制成，用量分别优选质量百分比10～30％，2～20％，50～88％；

选择性分离外层混合基质膜铸膜液包括有机聚合物、孔径调节剂、分子筛、溶剂在25～80℃搅拌溶解均匀制成，用量分别优选质量百分比20～39％，2～20％，2～29％，30～76％；

芯液包括溶剂、水在25～80℃搅拌溶解均匀制成，所述溶剂均可优选N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)或N，N’-二甲基乙酰胺(DMAc)或二甲基吡咯烷酮(NMP)或二甲基亚砜(DMSO)或四氢呋喃(THF)或二氯甲烷中的一种或多种，溶剂用量优选质量百分比为50～95％水溶液；

b)双层中空纤维混合基质膜的共挤出一步成型：

将芯液和铸膜液分别通过齿轮泵注入一三通道喷丝头的芯液通道和内外层铸膜液通道，经喷丝头出口喷出成管状液膜，该液膜经过0～20厘米空气间隙后进入凝固浴池并缠绕在绕丝轮上，相变凝固成双层中空纤维混合基质膜，将成型的双层中空纤维混合基质膜在水中浸泡3天，然后分别放入甲醇和己烷中浸泡1～2小时，在空气中晾干；

c)双层中空纤维混合基质膜的后热处理：

把双层中空纤维混合基质膜置于高温真空炉中，在真空状态下，从室温升到所设定的后热处理温度，在该温度下保持0.5～3小时，后热处理温度由外层有机聚合物玻璃化温度所决定，为有机聚合物玻璃化温度加减20～50℃，然后自然降到室温。

9.权利要求8所述的一种双层中空纤维混合基质膜的制备方法，其特征在于所述步骤b)中：所述三通道喷丝头芯液口直径为0.3～1.4毫米，内层铸膜液口直径为0.7～2.1毫米，外层铸膜液口直径为1.0～2.4毫米。

10.权利要求8所述的一种双层中空纤维混合基质膜的制备方法，其特征在所述步骤b)中：内层铸膜液流速为1～10ml/min，外层铸膜液流速为0.1～3ml/min，芯液流速为0.5～5ml/min，绕丝纶的拉丝速度为2～100m/min。