[发明专利]一种中空纤维膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中空纤维膜，按以下重量份的原料制备而成：聚氨酯20‑40、聚偏氟乙烯树脂30‑50和气凝胶粉末5‑15。气凝胶粉末为二氧化硅气凝胶粉末，粒径为1‑3微米，气凝胶粉末的比表面积为800‑1000㎡/g、孔隙率80‑99.8％、平均孔径50nm；一种制备中空纤维膜的方法，1)将聚氨酯、聚偏氟乙烯树脂投入锥形双螺旋混合机中充分共混；2)将步骤1)中干燥后的共混物经双螺杆挤出机挤出造粒；3)将步骤2)中造粒所得的颗粒与气凝胶粉末一起投入到锥形双螺旋混合机中混匀；4)再将步骤3)中混匀后的物料通过单螺杆挤出机熔融，再喷丝得到中空纤维膜。所述中空纤维膜的膜的膜孔径随环境变化的同时有效过滤掉杂质，制备方法简单，避免了大量极性溶剂的使用。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种中空纤维膜及其制备方法。

背景技术

环境响应型膜是指孔径会随环境条件的变化而发生变化的一类膜,所述的环境条件包括压力、温度以及pH值等，通常这类膜称为闸膜,可用于有特定要求的分离体系。如果分离体系中膜的孔径可随透膜压力的变化而发生改变,则可在不同压力下得到不同的孔径以便分离不同的物质,同时当膜在一个压力下工作被污染后，可通过提高压力增大膜的孔径，从而较易洗去污染物，聚氨酯是近来受到关注的新型膜材料之一，它可用于工业过滤材料和织物涂层等，具有良好的生理适应性、透气性、防水透湿性以及一定的亲水性，有着广泛的应用前景；聚偏氟乙烯具有良好的物理化学性能，是常用的制膜材料；熔体纺丝制备的PU/PVDF共混中空纤维膜为对称结构的中空纤维膜,PU与PVDF较差的热力学相容性有助于界面微孔的形成.拉伸增大了所得膜截面的孔洞尺寸,有效地提高了所得膜孔的通透性.所得PU/PVDF共混中空纤维膜表现出明显的压力响应性,且随拉伸倍数的提高，PU/PVDF共混中空纤维膜微孔的回复性有所改善。但是中空纤维膜微孔的回复性得到改善的同时，对杂质的过滤性能也会相应减弱。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的提供一种中空纤维膜及其制备方法。所述中空纤维膜的膜中含有气凝胶粉末，所述气凝胶粉末比表面积大，吸附性强，特别还具有极强的亲油性，能有效吸附分子量小的有机质，在保证中空纤维膜孔径随环境变化的同时有效吸附过滤掉杂质。所述中空纤维膜的制备方法简单，避免了大量极性溶剂的使用，防止纺丝时溶剂挥发带来的环境污染。

本发明的技术方案如下：一种中空纤维膜，其特征在于，按以下重量份的原料制备而成：聚氨酯20-40、聚偏氟乙烯树脂30-50和气凝胶粉末5-15。

所述聚氨酯为热塑型聚氨酯，所述热塑型聚氨酯的重均分子量40000-60000。

所述聚偏氟乙烯树脂的重均分子量100000-200000。

所述气凝胶粉末为二氧化硅气凝胶粉末。

所述气凝胶粉末的粒径为1-3微米，气凝胶粉末的比表面积为800-1000㎡/g、孔隙率80-99.8％、平均孔径50nm。

一种制备中空纤维膜的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)将20-40重量份的聚氨酯、30-50重量份的聚偏氟乙烯树脂投入锥形双螺旋混合机中充分共混，取出后将共混物置于鼓风干燥机中干燥；

2)将步骤1)中干燥后的共混物经双螺杆挤出机挤出造粒；

3)将步骤2)中造粒所得的颗粒与5-15重量份的气凝胶粉末一起投入到锥形双螺旋混合机中混匀；

4)再将步骤3)中混匀后的物料通过单螺杆挤出机熔融，所述单螺杆挤出机连接有喷丝头组件，所述喷丝头组件包括喷丝泵和喷丝头，所述单螺杆挤出机将熔融好的物料通过喷丝泵打入喷丝头，得到中空纤维膜。

所述步骤1)中鼓风干燥机的温度为50-80℃，干燥时间为8-12h。

所述步骤2)中造粒所得的颗粒粒径为0.1-0.3㎜。