[发明专利]一种覆膜中空纤维管的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于分离膜制备及改性技术领域，特别涉及一种新型覆膜中空纤维管的制备方法。

背景技术

膜具有选择性分离功能，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离，目前膜分离技术在化学、医学、冶金、能源、轻工、纺织、食品、航天、海运、污水处理等领域得到了广泛应用。

在膜技术的发展中，分离膜材料的研发与制备是一项极其重要的工作。许多科研工作者对高分子聚合物膜材料的制备、结构、改性及性能等进行了大量的研究，而且取得了有益的成果。高分子聚合物作为膜材料广泛地应用于各种膜制备中，膜材料的性能直接决定了膜分离过程的效果。目前，市场上最常见的分离膜是中空纤维膜，主要是由醋酸纤维素、聚偏氟乙烯、聚砜、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚醚砜、聚丙烯腈等高分子材料为主材制备得到。由这些高分子聚合物材料制备的中空纤维膜具有较好的疏水性、耐氧化性、抗污染性、良好的分离性等性能，但是由于其机械强度低、抗拉效果差、在高压下运行容易出现膜丝破裂的现象，限制了其在污水处理等领域的应用。

为了提高中空纤维膜的强度，有研究者提出了聚合物中空纤维复合膜的概念。目前最常见的聚合物中空纤维复合膜是由纤维编织管和聚合物涂覆层构成，主要方法是将聚合物铸膜液涂覆于编织管外表面(如US PatentNo.4,061,821、US Patent No.5,472,607，U$2003/0098275A1，WO 00/78437A1等专利提出的制备工艺)或是在聚合物中空纤维膜中嵌入纤维编织管(如专利CN 101543731提出的制备工艺)。通过涂覆或嵌入制备的聚合物复合膜，在保证聚合物膜本身性能的同时，提高了中空纤维膜的机械强度和力学性能。然而这些方法所制备的中空纤维复合膜普遍存在聚合物涂覆层与纤维编织管支撑层之间结合强度低，从而在高压过滤、反冲洗过程中存在涂覆层与支撑层两者易脱离的问题。

发明内容

本发明针对现有中空纤维复合膜本身存在的技术问题，提出了一种新型覆膜中空纤维管的制备工艺。此工艺以纤维编织管与高分子聚合物为主材，改变了目前各种聚合物中空纤维复合膜都是以聚合物涂覆层为分离过程的主体，编织管的使用只是为了增强中空纤维膜的机械强度和力学性能的现状；而本发明所制备的覆膜中空纤维管是以纤维编织管为选择性分离主体，通过控制编织管参数、编织管内部及表面的聚合物涂覆层的厚度、浸轧次数来制备各种性能的中空纤维膜，所得覆膜中空纤维管不但具有抗高压、大通量、高强度、支撑层与涂覆层不易脱离等性能，且编织管表面的聚合物涂覆层的存在保证了所得覆膜中空纤维管的截留及抗污染性能。

本发明提供的一种新型覆膜中空纤维管的制备方法，包括如下步骤：

1)铸膜液的制备：将高分子聚合物、有机溶剂、添加剂、致孔剂按不同比例在40-80℃下搅拌溶解12-36h，40-60℃静置脱泡12-24h，得到所需不同均质铸膜液，备用；

2)PET纤维编织管上油渍污物的去除：将PET纤维编织管浸没于煮沸的5-15wt％NaOH溶液中10-20min，去除编织管上的油渍污物；然后用去离子水清洗，去除编织管上残留的NaOH；

3)PET纤维编织管的改性：将PET纤维编织管在改性液中浸渍5-15min；使得改性液中的接枝剂接枝在PET高分子链上。将改性后的PET纤维编织管在0.6-0.8MPa的压力下轧制，轧车速度2-7m/min，接着在160-170℃的高温下进行圆管定型；使编织管截面达到圆整(圆形)；

4)覆膜中空纤维管的制备：通过多浸多轧(若干一浸一轧工艺的串联)法将步骤1)制备的各种不同铸膜液依次包覆到改性后的PET纤维编织管内外壁，每次一浸一轧后都要进行圆管热定型，最后将所得复合膜管经过1-30cm干程后进入到凝胶浴中进行相转化，得到覆膜中空纤维管；

5)后处理过程：将步骤4)得到的覆膜中空纤维管在自来水中漂洗，然后将其浸渍于室温下的自来水中固化36h，最后将固化好的覆膜中空纤维管浸泡在保护液中待用，至此，完成覆膜中空纤维管的制备过程。

本发明进一步的特征在于：

所述PET纤维编织管，其具体参数为：18-40锭纱线，外径1.0-3.0mm，密度为40-100目。

所述PET纤维编织管的改性所使用的改性液由接枝剂与溶剂组成，接枝剂与溶剂的质量比为1∶4-9。

所述接枝剂为甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸四氟乙酯、丙烯酸全氟庚酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯中的一种。

所述溶剂为乙酸丁酯或乙酸乙酯。