[发明专利]复合聚氯乙烯中空纤维超滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于中空纤维超滤膜的制备技术领域，具体涉及一种复合聚氯乙烯中空纤维超滤膜及其制备方法。

背景技术

超滤膜是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于2～20纳米的颗粒。超滤膜可以用于分离、浓缩、纯化生物制品、医药制品以及食品工业中；还用于血液处理、废水处理和超纯水制备中的终端处理装置。超滤膜根据结构的不同包括对称膜和非对称膜。前者是各向同性的，没有皮层，所有方向上的孔隙都是一样的，属于深层过滤；后者具有较致密的表层和以指状结构为主的底层，表层厚度为0.1微米或更小，并具有排列有序的微孔，底层厚度为200～250微米，属于表层过滤。工业使用的超滤膜一般为非对称膜，如中空纤维膜(hollow fibermembrane)。中空纤维膜外形如同纤维状，具有自支撑作用。其致密层可位于纤维的外表面如反渗透膜，也可位于纤维的内表面(如微滤膜和超滤膜)。超滤膜的膜材料主要有纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。聚氯乙烯是目前产量最大的三大合成树脂之一，在我国有稳定的原料供应，具有价格低廉、化学稳定性好、耐酸碱等优良性能，被广泛应用于超滤膜的制备。

聚氯乙烯是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料，然而聚氯乙烯材料亲水性较差，用其制成的超滤膜抗污染能力较差，膜通量衰减严重。现有技术中，采用了多种方法来处理聚氯乙烯超滤膜试图以改善其亲水性能。这些方法包括：共混改性法、表面处理法、表面接枝改性法等，它们在不同程度上改善了聚氯乙烯超滤膜的亲水性，然而随着改性程度增大，导致膜材料强度减弱。但由于对中空纤维膜而言，膜强度完全由分离膜材料自身提供，分离膜的实用性不仅与分离功能有关，同时与膜强度密切相关，这就大大限制了高分离功能膜材料的制备。因此，随着膜技术的发展，复合膜技术进入了超滤膜研究。

中国发明专利CN100417434C公开了一种复合中空纤维膜的制备方法，将聚醚砜或聚砜铸膜液作为复合中空纤维膜的基膜纺丝液，聚偏氟乙烯或其共聚物铸膜液作为复合层纺丝液，纺制出高强度、高通量的亲水性复合中空纤维多孔膜。另外，中国发明专利CN101623601A也公开了一种复合中空纤维膜的制备方法，将聚氯乙烯或其共聚物铸膜液作为复合中空纤维膜的基膜纺丝液，聚偏氟乙烯或其共聚物铸膜液作为复合层纺丝液，纺制出成本低、机械强度高的复合中空纤维多孔膜。这些复合中空纤维超滤膜改进了非复合中空纤维膜的制备方法，改善中空纤维超滤膜的性能，降低原材料的价格成本，扩大了超滤膜的应用领域。然而从这些现有技术的复合中空纤维超滤膜的制备材料看，无论是基膜材料，还是复合层材料，都用的是疏水性材料，需要在铸膜液中添加大量的成孔剂和亲水剂才能制备出高通量的中空纤维超滤膜。这导致随着使用时间的延长，膜通量严重衰减，影响超滤膜使用的稳定性。

发明内容

本发明目的在于提供一种复合聚氯乙烯中空纤维超滤膜，解决了现有技术中聚氯乙烯中空纤维超滤膜强度低，膜通量衰减严重，韧性差的缺点，提供一种强度高、通量大、截留率高、柔韧性优的复合聚氯乙烯中空纤维超滤膜。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种复合聚氯乙烯中空纤维超滤膜，其特征在于所述超滤膜通过以下方法制备：

(1)将聚氯乙烯、成孔剂、溶剂按以下质量百分比：

聚氯乙烯            10％～25％；

成孔剂              2％～5％；

溶剂                70％～88％；

均匀混合、溶解、过滤、脱泡制备质量浓度为10％-25％的复合聚氯乙烯中空纤维超滤膜的基膜液；

(2)将亲水性聚合物、成孔剂、溶剂按以下质量百分比：

亲水性聚合物      15％～25％；

成孔剂            2％～5％；

溶剂              70％～83％；

均匀混合、溶解、过滤、脱泡制备质量浓度为15％-25％的复合聚氯乙烯中空纤维超滤膜的复合层铸膜液；