[发明专利]一种中空纤维内压复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于中空纤维膜制备技术领域，更具体的说，是涉及一种中空纤维内压复合膜的制备方法。

背景技术

中空纤维膜，作为一种高效分离材料，目前已广泛应用于水处理等各个领域。按照使用要求，通常将外表面作为分离功能层的中空纤维膜称为中空纤维外压膜，将内表面作为分离功能层的中空纤维膜称为中空纤维内压膜。对于中空纤维内压膜而言，为保障液体在中空纤维管内流动的顺畅性，需保持膜体具有较高的支撑性；由于内压过滤常用于体系黏度较高的场合，还需增大中空纤维内压膜的内径及耐压和耐水锤冲击性能；同时，为提高分离精度，需精确控制内表面分离层的孔径。

现有中空纤维内压膜主要是采用非溶剂致相分离(NIPS)法制备的单层膜，这种方法得到的中空纤维内压膜，内表面具有小孔致密层，分离精度较高，但缺点在于力学性能较低，在实际应用过程中，很容易因力学性能差而发生膜丝破损，导致其使用寿命下降。此外，因制备方法所限，为适应中空纤维内压膜对于耐压性能和支撑性能的要求，在制膜材料选择上也受到较大的限制，如目前市场上综合性能优异的中空纤维内压膜产品主要集中于聚砜(PS)、聚醚砜(PES)和磺化聚醚砜(SPES)等聚合物材料的中空纤维内压膜，原因在于，PS、PES和SPES等聚合物材料本身成形后模量较高，尽管如此，也必须保证所得中空纤维内压膜的壁厚，进而造成这类成本相对较高膜材料的浪费。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种既具有较高截留精度，又具有良好的支撑性和耐压性的中空纤维内压复合膜制备方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种中空纤维内压复合膜的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)将外层成膜材料与外层成膜稀释剂、外层成膜添加剂经熔融过程共混均匀制成热致相分离法外层成膜体系；将内层成膜材料与内层成膜溶剂、内层膜成孔剂经溶解共混均匀制成非溶剂致相分离法内层成膜体系；所述外层成膜材料为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的任一种，所述内层成膜材料为聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯中的任一种；所述内层膜成孔剂中含有70％以上的水溶性聚合物成孔剂；

(2)采用中心管通芯液、中间层为内层成膜体系、外部为外层成膜体系，进行复合挤出纺丝，并迅速浸入凝固浴中，在凝固浴和芯液的作用下，外层和内层充分固化，得到中空纤维内压复合膜半成品；

(3)中空纤维内压复合膜半成品经萃洗后得到中空纤维内压复合膜成品；其中，外层成膜体系配方中采用非水溶性稀释剂的中空纤维内压复合膜半成品经乙醇萃洗，外层成膜体系配方中采用水溶性稀释剂的中空纤维内压复合膜半成品经水萃洗。

内层成膜体系配方按质量百分比的组成为：内层成膜材料为10-20％，内层成膜溶剂为50-60％，内层膜成孔剂为20-40％。

其中，内层成膜溶剂与现有技术中的非溶剂致相分离法相同，可以选用聚合物〔PS、PES、SPES、聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)〕的各种良溶剂，如N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-羟甲基吡咯烷酮等。

其中，内层成膜体系中的内层膜成孔剂组成不同于常规非溶剂致相分离法成膜体系中成孔剂的组分可为任意水溶性物质组合的情况，内层膜成孔剂必须含有70％以上的水溶性聚合物，所述水溶性聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧乙烯、分子量高于或等于6000的聚乙二醇(PEG6000，PEG10000，PEG20000)等，以避免成膜过程中内层成膜体系尺寸发生较大收缩，从而保证内外层膜间不发生因收缩率相差较大而导致的脱皮现象。

对于外层成膜体系，所述外层成膜材料为PVDF、PVC、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)中的任一种，热致相分离法的外层成膜体系的操作方法与现有热致相分离法成膜体系的熔融共混制备方法相同，外层成膜体系配方按质量百分比的组成为：外层成膜材料为35-45％，外层成膜稀释剂为20-65％，外层成膜添加剂为0-45％。

其中，外层成膜稀释剂可以选用聚合物(PVDF、PVC、PP、PE)的各种常见稀释剂(包括非水溶性稀释剂和水溶性稀释剂)，如邻苯二甲酸二丁酯、二苯甲酮、碳酸二苯酯、大豆油、二乙酸甘油酯等及其组合，外层成膜添加剂可以选用各种水溶性和非水溶性组分，如聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、氯化锂、吐温80、二氧化硅、碳酸钙等有机物和无机物。

在复合挤出成形的过程中，凝固浴和芯液的选择与现有技术相同。