[发明专利]一种具有高强度防护带的分离膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高强度防护带的分离膜，包括由外至内依次设置的膜层、防护带和支撑层。所述支撑层为由阳离子改性纤维织造而成的支撑管，所述防护带为由阴离子共聚物形成的致密层。本发明还公开了上述分离膜的制备方法。本发明的有益之处在于：提供一种具有高强度防护带的分离膜，一次性解决了分离膜易断丝、易剥离、易涨破、易压扁等力学问题，并且在膜层出现轻微破损的情况下，防护带可以使膜的分离效果不出现明显下降。本发明使用的膜液及支撑管，无需进行任何额外的化学和物理处理，制造工艺简单，成本低廉，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于高分子膜材料领域，特别涉及一种具有高强度防护带的分离膜及其制备方法。

背景技术

中空纤维膜组件使用简单，易于清洗和维护，在许多领域得到广泛应用。传统的高分子中空纤维膜制造简单、成本低，但这种结构的膜力学强度不高，长时间使用易断丝，并且在使用过程中，遇到瞬时高压或反冲清洗，膜丝容易被压扁或涨破。为了解决这些问题，研究者开发了多种复合膜结构，利用其它材料对膜进行增强，同时又不影响膜的分离性能。

对膜增强的方法，总体可以分为两大类：一种是在膜内部加入纤维，这种方法在一定程度上改善了膜丝易断的缺点，但由于膜丝在使用过程中会遇到高强度的震荡，纤维会与膜层分离，膜丝强度会下降。而且这种方法无法从根本上解决膜材料易压扁、易涨破的问题。另一种方法是用管状或袋状支撑物作为支撑层，把膜材料涂敷在支撑层上做成带支撑的复合膜，这种方法解决了膜丝易断的问题，制备的膜通量大、性能稳定，并且该方法简单易行，目前成为工业上广泛使用的方法。

膜在使用过程需要频繁反冲清洗，如果膜层和内衬管支撑层的界面结合强度不高，膜层在使用过程中就会与支撑层剥离，出现脱皮现象，这会严重影响膜的使用性能和寿命。因此，寻找一种方法简单、不产生额外污染、易于工业化的提高膜粘结性并提高膜抗涨性和抗压性的制备方法是十分必要和有意义的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种具有高强度防护带的分离膜及其制备方法，以解决背景技术中所存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种具有高强度防护带的分离膜，包括由外至内依次设置的膜层、防护带和支撑层，所述支撑层为由阳离子改性纤维织造而成的支撑管，所述防护带为由阴离子共聚物形成的致密层。

进一步地，所述的膜层由阴离子共聚物、高分子膜材料和致孔剂混合制成，所述的阴离子共聚物由以下重量配比的原料制成：100份溶剂、5-7份反应单体A、3-5份反应单体B和0.2-0.3份引发剂；制得的阴离子共聚物与20-25份高分子膜材料及2-5份致孔剂混合制成所述膜层；所述的反应单体A为加急丙烯酸甲酯或丙烯酸甲酯，反应单体B为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或甲基丙烯酸。

进一步地，所述膜层的厚度为80-120um。

进一步地，所述的高分子膜材料为聚偏氟乙烯或聚氯乙烯或聚醚砜。

进一步地，所述的阴离子共聚物为P(MMA-co-AMPS)或P(MA-co-MAA)或P(MA-co-AMPS)。

进一步地，所述的阳离子改性纤维为阳离子涤纶长丝，规格为低弹丝（DTY），丹尼尔数为150-300D，支数为72-288F。

进一步地，所述防护带的厚度为20-30um。

上述分离膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：配置具有阴离子集基团的铸膜液：在100份60-85℃的溶剂中加入以下重量份数的原料：5-7份反应单体A、3-5份反应单体B和0.2-0.3份引发剂，搅拌下聚合反应4-8小时，制备成阴离子共聚物；将20-25份膜材料和2-5份致孔剂加入到上述溶剂中，在40-80℃的条件下搅拌6-12小时，溶解均匀后停止搅拌，静置脱泡，得到具有阴离子基团的铸膜液。