[发明专利]一种聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法，属于水处理技术领域。

背景技术

膜分离技术具有效率高、能耗低、工艺简单、设备紧凑、过滤安全、无污染等优点，被广泛应用于电子化工、生物医药、食品饮料及环保等行业，但其主要被开发和应用是在水处理行业中。因其涉及面广且量又大，膜法水处理技术在工业中备受青睐，被称为“二十一世纪的水处理技术”。目前，随着膜科学技术的发展，膜分离技术已经在海水淡化、苦咸水脱盐、高纯水制备、电厂水处理污水、废水处理和饮用水净化处理等领域得到了不同程度的应用。

目前常见的膜材料有聚砜、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙稀、聚醚砜、聚偏氟乙烯等。聚偏氟乙烯是一种结晶型聚合物，具有很好的化学稳定性、耐热性、耐辐射性和良好的物理机械性能，且可在较低的温度下溶于某些强极性有机溶剂，易于用溶液相转化法制膜，是一种性能优良的聚合物膜材料。聚偏氟乙烯是最具疏水性的聚合物材料之一，因而对聚偏氟乙烯中空纤维膜提出亲水改性方法，其可以归纳为：膜表面改性和膜材料改性两大类。一般通过膜表面改性得到的亲水性不能持久，它的亲水性随着膜使用时间的延长而失效；而膜材料通过引入极性基团进行亲水改性，可以从根本上改变分离膜的亲水性，消除单一聚合物组分性能上的不足，从而制的理想的膜产品。

申请号为200910231291.4名称为“具有永久亲水性的聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜及制备方法”的专利申请中，采用极性单体对PVDF原材料进行接枝，从而实现膜丝的亲水改性，但是其最终得到的中空纤维膜产品的纯水通量较低，抗污染性能差，无法满足实际应用的需要。申请号为201110186228.0名称为“聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法”的专利申请中，采用碳酸钙和二氧化硅通过改性处理后，作为增强剂，从而实现膜丝的机械强度和孔径均匀度控制，但是其得到的中空纤维膜产品的亲水改性为没有辐射或接枝亲水基团属于非永久改性。因而如何寻求纯水通量高、抗污染性能强、亲水性优良且永久亲水改性的聚偏氟乙烯中空纤维膜成为人们关注的焦点。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法，本发明通过利用有机共混和无机添加两种方式同时作用，使得聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水性得到明显改善，抗污染性能得到明显增强；通过对改性共混物和无机添加剂的原料和配比进行选择和调整，从而进一步提高聚偏氟乙烯中空纤维膜的纯水通量，得到永久亲水改性的聚偏氟乙烯中空纤维膜。

本发明是这样构成的：一种聚偏氟乙烯中空纤维膜，按重量份计算，它主要由以下组分制成：

聚偏氟乙烯  15～25份     溶剂 50～80份       表面活性剂 1～3份

高分子添加剂 2～12份     无机添加剂 1～8份   改性共混物 1～12份。

优选的，按重量份计算，它主要由以下组分制成：

聚偏氟乙烯 23份      溶剂 55份          表面活性剂 1份

高分子添加剂 8份      无机添加剂1份      改性共混物12份。

本发明中，所述的聚偏氟乙烯为通用型均聚物或共聚物，优选标准相对密度为 1.75-1.77g/cm³ 的聚偏氟乙烯。 

本发明中的组分均为纳米级粒子。

本发明中所述的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N—甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯中的一种或几种，上述溶剂均为强极性溶剂，能够更加快速均匀的将纺丝液组分溶解。

所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基氨基丙酸钠、吐温类系列中的一种或几种，所述的吐温类系列包括土温-20、土温-40、土温-60、土温-80中的一种或几种，从而可以提升中空纤维膜的亲水性。

所述的高分子添加剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧乙烯、甲基纤维素中的一种或几种，高分子添加剂主要起成孔的作用，同时影响膜的孔隙率、亲水性及水通量等。

所述的无机添加剂为硝酸锂、氯化锂、氯化钙、碳酸钙、硝酸钙、二氧化硅、高岭土中的一种或几种，该无机添加剂要求为纳米级粒子，在铸膜液中加入无机粒子，可以起到成孔剂、增强剂的作用，从而提高膜的亲水性、稳定性、抗压性及膜通量。

所述的改性共混物为醋酸纤维素、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、丙烯酸酯、马来酸酐、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或几种。改性共混物可以提高聚偏氟乙烯中空纤维膜的韧性，同时改善膜的亲水性，及提高其抗污染性。