[发明专利]一种压力响应型聚偏氟乙烯中空纤维膜的绿色制备方法

说明书

本发明公开了一种压力响应型聚偏氟乙烯中空纤维膜的绿色制备方法，包括以下步骤：将聚偏氟乙烯、添加剂和水溶性大分子成孔剂混合均匀得到成膜体系；将成膜体系经中空喷丝组件定量挤出进行熔融纺丝，纺丝熔体在空气浴中固化后泡入水中去除水溶性大分子成孔剂，得到初生中空纤维膜；将初生中空纤维膜进行拉伸，得到压力响应型聚偏氟乙烯中空纤维膜。本方法采用熔融纺丝拉伸法制膜，制膜过程中不需要使用任何溶剂和稀释剂；同时选用水溶性大分子作为成孔剂，易于回收利用，绿色环保。利用聚偏氟乙烯和添加剂相容性较差的特点，通过拉伸产生界面孔，从而提高膜的通透性。

技术领域

本发明涉及膜技术领域，具体是一种压力响应型聚偏氟乙烯中空纤维膜的绿色制备方法。

背景技术

随着人类社会的进步与发展，水资源污染与短缺问题日益突显，污水净化及其重复利用成为人们关心的热点。由于效率高、能耗低、过程简单以及便于与其他技术集成的特点，膜技术已经成为一种重要的分离技术。

聚偏氟乙烯是一种应用最广泛的膜材料，其常用的制备方法包括非溶剂致相转化法和热致相分离法。非溶剂致相转化法通常需要使用大量的溶剂(约占成膜体系的80％)，在膜制备过程中会产生大量难以回收的有机废水，而且制备的膜强度较低。热致相分离法需要使用大量的小分子稀释剂，在膜制备过程中同样会产生大量有毒的废水，而且难以处理。文献《J.Zhao,L.Shi,C.H.Loh,R.Wang,Preparation of PVDF/PTFE hollow fibermembranes for direct contact membrane distillation via thermally inducedphase separation method,Desalination 430(2018)86-97.》中通过热致相分离法制备了PVDF/PTFE中空纤维膜，制备的膜具有良好的脱盐效果，但在制膜过程中使用了大量稀释剂，产生的废水会对环境造成很大危害。

压力响应型中空纤维膜是一种新型的智能膜，其孔径可以随压力变化而自动调节。申请号201410843482.7的文献公开了一种具有压力响应特性的聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法，其制备方法采用传统的干-湿相转化法，铸膜液中需要加入50-87.5％的溶剂，在制备过程中会产生大量有毒的溶剂废水。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种压力响应型聚偏氟乙烯中空纤维膜的绿色制备方法。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种压力响应型聚偏氟乙烯中空纤维膜的绿色制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)将聚偏氟乙烯、添加剂和水溶性大分子成孔剂混合均匀得到成膜体系；聚偏氟乙烯：添加剂：成孔剂的质量比为8-12:3-7:4-7；

所述添加剂采用与聚偏氟乙烯的相容性差的、分解温度高于熔融纺丝温度且玻璃化转变温度高于拉伸温度的耐高温聚合物；

(2)用螺杆挤出机将步骤1)得到的成膜体系经中空喷丝组件定量挤出在180-260℃的温度下进行熔融纺丝，中空喷丝组件内部通入惰性气体，纺丝熔体在空气浴中固化后泡入水中去除水溶性大分子成孔剂，得到初生中空纤维膜；

(3)将初生中空纤维膜进行拉伸，拉伸温度高于聚偏氟乙烯的玻璃化转变温度且低于添加剂的玻璃化转变温度，拉伸倍数为0.5-5，得到压力响应型聚偏氟乙烯中空纤维膜。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)本方法采用熔融纺丝拉伸法制膜，制膜过程中不需要使用任何溶剂和稀释剂；同时选用绿色无毒的水溶性大分子作为成孔剂，易于回收利用，极大地降低制膜过程对环境的污染，绿色环保。

(2)熔融纺丝过程属于本体挤出，制备的膜丝强度较高，可以满足实际应用要求。