[发明专利]亲水性聚偏氟乙烯系中空纤维分离膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种亲水性聚偏氟乙烯系（PVDF）中空纤维分离膜的制造方法，更具体地说，涉及一种制备包含聚偏氟乙烯（PVDF）、亲水性高分子、特定弱溶剂的纺丝溶液，纺丝该纺丝溶液并使之进行热致相转移而制造的PVDF中空纤维分离膜及其制造方法。

背景技术

近年来，作为净水以及处理污水的工序，广泛应用着利用分离膜的膜分离技术。通常，使用于水处理的分离膜在过滤污染的原水的过程中，污染源吸附在膜表面并进行生长，从而在膜表面发生污染，若此类的分离膜污染严重，会使过滤时作用的透水压力升高，且逐渐减少生产量，最终会导致分离膜过滤功能的降低。为了抑制此类分离膜的污染，使用氯系以及酸、碱进行洗涤，但这些方法会导致分离膜使用寿命的缩短，因此，近年来正进行使用耐化学性高的材料即聚偏氟乙烯系树脂的研究，

在以聚偏氟乙烯系树脂作为原料的分离膜制造方法中，通常采用如下非溶剂致相分离法(NIPS,Nonsolvent-Induced Phase Separation)：该方法将包含聚偏氟乙烯系树脂、良溶剂和致孔剂的高分子溶液，在低于聚偏氟乙烯系树脂熔点的温度下进行铸造以及挤出纺丝，并凝固于非溶剂（non-solvent）中，从而形成多孔性结构。所述非溶剂致相分离法具有可以自由调整孔大小的优点，但是存在分离膜的机械强度弱且因疏水性而对膜污染弱的表面特性方面的缺点。

另外，热致相分离法(TIPS,Thermally induced phase separation)为如下方法：使用聚偏氟乙烯系树脂和弱溶剂，在上升至聚偏氟乙烯系树脂熔点的温度下进行纺丝后冷却固化而制造分离膜。对于所述热致相分离法，旭化成（Asahi KASEI）公司作为致孔剂添加无机微粒子而制造了微滤膜（精密过滤膜），但是存在纺丝后需提取无机微粒子并需进行亲水化工序的繁琐操作。相反，东丽（TORAY）公司在双层结构的聚偏氟乙烯系超滤膜的制造中，利用热致相分离法形成内部的支承层，通过非溶剂致相分离法利用包含亲水性高分子的聚偏氟乙烯系树脂溶液制造外部的分离膜活性层。所述东丽（TORAY）公司的超滤膜构成了双层结构，因此，能够得到高强度、高流量的分离膜，但是因为制造方法中同时使用了热致相分离法和非溶剂致相分离法，因此存在制造费用高的缺点。相反，韩国化学研究院（公开专利10-2009-0011655）在聚偏二氟乙烯中空纤维膜的制造方法中，将包含作为亲水性高分子的聚丙烯腈的聚偏氟乙烯系树脂涂覆于管式高分子支承层（聚酯）上，利用非溶剂致相分离法来进行制造。对所述韩国化学研究院的涂覆膜而言，由于使用了内部支承层，因此能够制造出高强度的分离膜，但是在使用分离膜时出现涂覆层剥离现象，而且，若以没有支承层的方式制造时，具有断裂强度变得非常弱的缺点。

最近，工业上对于低成本制造机械强度优异、孔尺寸小且透过流量高、膜的耐污染性高的分离膜的方法的需求越来越高。

本说明书全文参考了多篇论文以及专利文献，并注明了其引用。本说明书参考并援引了所引用论文以及专利文献公开内容的整体，以更加明确说明本领域的技术水平以及本发明的内容。

发明内容

发明要解决的课题

本发明人为了开发低成本制造机械强度优异、孔尺寸（大小）小、透过流量高且膜耐污染性高的分离膜的方法，进行了精心研究，其结果发现：通过在包含聚偏氟乙烯（PVDF）以及弱溶剂的纺丝溶液中添加特定的亲水性高分子，并将其纺丝而进行热致相转移方法，能够制造出即使不进行之后的表面改性处理以及表面涂覆处理，在机械强度、孔大小、透过流量以及膜耐污染性等所有方面也非常优异的PVDF中空纤维分离膜，从而完成了本发明。

因此，本发明的目的在于，提供一种机械强度、孔大小、透过流量以及膜耐污染性均优异的亲水性PVDF系中空纤维分离膜的制造方法。

本发明的另一目的在于，提供通过上述方法制造的机械强度、孔大小、透过流量以及膜耐污染性均优异的亲水性PVDF系中空纤维分离膜。

本发明的又一目的在于，提供一种组合物，其用于制造所述亲水性聚偏氟乙烯系中空纤维分离膜。

本发明的其它目的以及优点通过下述的发明的详细说明、权利要求书以及附图会更加明确。

解决课题所用的方法

根据本发明的一实施方式，提供一种亲水性聚偏氟乙烯系中空纤维分离膜的制造方法，该方法包括下述步骤（i）和步骤（ii）：