[发明专利]一种编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：（1）将聚偏氟乙烯长丝和PET长丝以S捻的方式制备S捻复丝纱，再将所述S捻复丝纱加捻成束后编制成中空编织管，其中，裸露在所述中空编织管的表面的所述聚偏氟乙烯长丝呈点状且均匀分布；（2）将聚偏氟乙烯、添加剂溶解在溶剂中，制成铸膜液；（3）将所述中空编织管与所述铸膜液通过喷丝头挤出，使所述铸膜液涂覆在所述中空编织管的表面，得到膜丝，然后使所述膜丝在凝固浴中发生相转化，即得所述编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜；本发明的改进型聚偏氟乙烯中空纤维膜具有力学性能优异、剥离强度大同时还能兼具水通量好，亲水性强的优点。

技术领域

本发明属于分离膜制备技术领域，具体涉及一种编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法。

背景技术

膜分离技术在追求可持续发展的现代社会中有极其重要的作用，其在水处理领域中尤其重要。分离膜是膜分离技术的核心，其包括平板膜、卷式膜、中空纤维膜等多种形式的膜，其中中空纤维膜由于装填密度大、比表面积大、成本低等优点应用广泛。随着工业的发展及水体的复杂化，传统的中空纤维膜已不能满足使用的要求，尤其在MBR等污染严重的水处理领域，由于使用过程中经常需要进行爆气、反冲洗，传统膜丝易发生断丝现象，所以制备高强度的中空纤维膜具有重要的意义。

聚偏氟乙烯具有良好的抗腐蚀性、抗老化性、热稳定性、成膜性及强度等性能，因此是一种良好的制膜材料，但PVDF中空纤维膜仍然无法满足MBR等水处理领域对膜丝强度的高要求，在使用过程中存在断丝现象。

目前，制备高强度的PVDF中空纤维膜的主要方法为热致相分离法及增强型中空纤维膜法，其中增强型中空纤维膜法以综合成本低、性能高等优点受到广泛关注，支撑管增强型中空纤维膜是应用最为广泛的一种方法。然而，目前的支撑管增强型中空纤维膜普遍存在皮层与支撑层之间的结合力差，易发生剥离的缺点，在一些特殊环境下，目前的中空纤维膜也或多或少的存在一些断丝现象。为改善支撑管增强型中空纤维膜的易剥离以及高强度环境下的断丝的缺点，相关领域的技术人员做了广泛研究。

如中国专利CN106139912A对编织管进行预处理，在其表面接枝聚醚软链段，利用聚醚软链段与铸膜液共溶的作用提高聚酯编织管与PVDF皮层之间的粘结力，但接枝的稳定性及均匀性都很难保证，所以粘结力的提高程度也有限，且制备工艺较为复杂。

又如专利CN102600733B公开了一种同质增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，该制备方法采用以下工艺：（1）制备增强体基膜；以熔融纺丝方法制备膜孔径0.2-5μm的聚偏氟乙烯中空纤维膜，并以该中空纤维膜作为同质增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的增强体基膜；（2）制备聚偏氟乙烯铸膜液；聚偏氟乙烯铸膜液的质量分数组成为：聚偏氟乙烯6-20；亲水性聚合物或亲水性无机粒子0.6-2；成孔剂6-10；溶剂68-87.4，将上述各组分混合于70-90℃的水浴中，搅拌3-4小时溶解后，真空脱泡，即得到均匀的聚偏氟乙烯铸膜液；所述亲水性聚合物为聚丙烯腈或聚乙烯醇；亲水性无机粒子为亲水性二氧化硅；所述成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或吐温-80；所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或二甲基亚砜；（3）制备同质增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜；先将聚偏氟乙烯铸膜液通过纺丝喷丝头均匀涂覆于增强体基膜表面，然后把该基膜在导丝辊牵引下挤出纺丝成膜，再经5-20cm长的空气间隙，浸入超滤水凝固浴中凝固，即得到所述同质增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜；所述牵引速度为5-25cm/min。此专利中以PVDF中空纤维膜作为增强基体，虽然在一定程度上提高支撑体管与皮层之间的粘结力，但支撑管的孔径较小，孔的连通性也比编织管差，所以其水通量会相应降低，同时中空纤维膜的力学性能也较难以满足高强度的处理环境，且支撑体的成本较高，因此不适宜大规模生产使用。