[发明专利]一种聚合物－织物复合管式微孔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子分离微孔膜，特别涉及一种高强度、高通量的聚合物复合管式微孔膜及其制备方法。

背景技术

膜技术是当代新型高效分离技术，是多学科交叉的产物。与传统分离技术比较，它具有高效、低能耗、过程简单、操作方便、不污染环境、便于与其它技术集成等突出优点。它的研究与应用，与节能、环境保护、水资源开发利用和再生关系极为密切。在当今世界上能源短缺、水荒和环境污染日益严重的情况下，膜分离科学研究得到了世界各国的高度重视。

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种性能优良的结晶性聚合物，玻璃化温度为-39℃，脆化温度在-62℃以下，热分解温度在316℃以上，长期使用温度范围为-50～150℃，在一定温度和受压下仍能保持良好的强度。PVDF的另一个突出优点是优异的抗紫外线和耐气候老化性，它的第三个特点是化学稳定性好，在室温下不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀，脂肪烃、醇、醛等有机溶剂对它也无影响，只溶于DMF、DMAc、DMSO、NMP等强极性溶剂，这一点使得PVDF适宜于溶液相转化法制膜。以上这些突出的特点使PVDF成为一种理想的分离膜材料，适用于化工、电子、纺织、食品、生化等领域。各国的研究人员都在进行着以PVDF为膜材料的各类新型分离膜的研制开发，从而使其优异的性能得到充分发挥，能满足某些特殊膜过程和特殊领域的要求。

PVDF膜主要有两种构型：平板膜和管式膜。平板膜包括均质膜和复合膜，管式膜包括中空纤维膜和管状膜。目前，中空纤维膜和平板均质膜，平均孔径小，多为超滤膜(孔径小于0.1μm)，强疏水性，并且强度低，实际应用中容易污染、断裂破损，使用寿命短；平板复合膜和管状膜虽然有能用于微滤的大孔径膜(0.5μm左右)，但由于支撑层的存在，致使膜厚度增加，降低了膜器的填装密度，于是降低了膜的有效面积。因此，开发出高强度、亲水性良好、有效膜面积大、便宜的PVDF各种构型的微孔膜具有很重要的现实意义。

管状膜是膜组件的一种形式，相对于其他构型的膜，管其优点是：(1)流道宽，料液在管内湍流流动，对料液的预处理精度要求低；(2)机械强度高，易于清洗，除可用化学试剂进行清洗外，还可以用机械方法进行清洗；(3)管式膜组件的压力损失小，因此其流道长，过滤效率相对可以提高。目前对于PVDF管状膜的研究较少，这主要是由于作为基体圆管材料的选择范围很小，目前的基体材料主要是无纺布、多孔陶瓷和多孔碳管，而且对于无纺布还存在缝合技术的要求，这些基体导致复合膜的厚度增加，降低膜组件的填装密度，并且增加了运行过程中的传质阻力，最终导致膜的通量大大降低。因此对于PVDF管状膜的研究应着眼于圆管基体材料的选择，在此基础上研究工艺条件对膜形态、微观结构和性能的影响。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种生产成本低、性能优良的聚合物-织物复合管式微孔膜及其制备方法。其技术解决方案为：圆管状针织物制备→制膜液配制→圆管状针织物外表层处理→复合管式微孔膜后处理。圆管状针织物的制备是将公制支数为30～35、直径为0.2±0.05mm的纱线采用纬编工艺编织成外径为3～8mm、未填充系数为10～30、纵密度为35～55、横密度为30～40、总密度为1050～2000的圆管状针织物。制膜液的配制是将含量为6～15wt％的聚合物、5～12wt％的添加剂、75～85wt％的溶剂混合加热溶解成制膜液；聚合物为聚偏氟乙烯(PVDF)或为聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氨酯(PU)共混物，其中聚氨酯(PU)占总聚合物质量的90％～60％，聚氨酯(PU)占总聚合物质量的10％～40％。圆管状针织物外表层处理是将圆管状针织物套在成型模上，并将其浸泡到制膜液中，浸泡时间为1～5min，然后提出套有圆管状针织物的成型模，将其浸没在去离子水中，浸涂在圆管状针织物上的制膜液凝固成膜，形成圆管状针织物为支撑层、聚合物微孔膜为过滤分离层的聚合物-织物复合管式微孔膜。