[发明专利]一种聚氯乙烯中空纤维膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚氯乙烯中空纤维膜的制备方法，具体为一种采用双螺杆挤出机经冻胶纺丝法制备高强度，大通量聚氯乙烯中空纤维微滤膜的方法，属于中空纤维膜制备技术领域。

背景技术

膜分离技术作为一种新型高效的分离技术，与传统的分离技术相比，具有分离效率高、能耗低(无相变)、占地面积小、过程简单(易放大和自控)、操作简单方便、不污染环境、环境友好，便于与其它技术集成等突出优点。

在高分子膜材料中，聚氯乙烯(PVC)是产量最大的三大合成树脂之一，来源广泛，品种齐全，价格低廉，具有阻燃、绝缘、耐磨损、耐微生物腐蚀、化学性能稳定好、耐酸碱、机械强度高等优点，已被广泛应用于超滤膜、微滤膜的制备。由于能够溶于N-N二甲基乙酰胺、N-N二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮等多种极性溶剂中，适合溶液相转化法制备膜。关于PVC中空纤维膜制备领域，溶液相转化法已较成熟，所制备的超滤膜用于酶处理，血浆分离以及废水处理等技术。例如，海南立昇净水科技实业有限公司在专利CN101195083A和专利CN101195084A中公开了一种PVC合金中空纤维膜的制备方法，通过添加氯乙烯、马来酸酐和醋酸乙烯的三元共聚物，结合溶液相转化法和干湿法工艺制备了具有良好渗透性能和抗污染性的中空纤维膜；又如，哈尔滨工程大学在专利CN101513591A中公开了一种亲水性PVC中空纤维膜的制备方法，通过共混乙酸乙烯酯，柠檬酸或十二烷基苯磺酸钠或六偏磷酸钠，提高亲水性纳米无机粒子氧化铝的分散均匀性，制备出具有亲水性的PVC中空纤维膜，提高了膜的抗污染能力。用溶液相转化纺丝方法制备的中空纤维膜具有较好的通透性能和分离性能，但是存在的突出问题是，在制备过程中需使用大量溶剂，对环境造成较大影响，同时，由于固含量较低，中空纤维膜强度的提高也受到限制。

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，提供一种聚氯乙烯中空纤维膜的制备方法。该制备方法采用双螺杆冻胶纺丝技术，减少了溶剂的用量，提高了成膜体系的固含量，工艺简单，适用于工业化应用；该方法制备的PVC中空纤维膜，具有多重微孔(包括溶出孔、界面孔、拉伸孔等)结构，且孔径可控，并具有良好的通透性和机械性能。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案为：设计一种聚氯乙烯中空纤维膜的制备方法，该制备方法采用如下重量百分比配方组成的纺丝液和如下工艺：所述配方组成为：

聚氯乙烯：35-50％；

有机液体：30-45％；

水溶性物质：15-38％；

辅助添加剂：2.2-5.5％，各组分之和等于100％，

所述聚氯乙烯的聚合度为800-1300；所述有机液体为聚氯乙烯的良溶剂，包括二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或二甲基乙酰胺；所述水溶性物质包括水溶性聚合物和表面活性剂，其中，水溶性聚合物包括分子量2千-2万的聚乙二醇，分子量为4万的聚乙烯吡咯烷酮或分子量5万-10万的聚氧化乙烯；表面活性剂包括吐温80或吐温81；所述辅助添加剂是钙-锌复合热稳定剂。

所述的工艺为：将所述配方组分的纺丝液混均后，在120-130℃下采用双螺杆纺丝机进行冻胶纺丝，经中空喷丝组件挤出，依次经空气层或25-80℃的水浴、1-4倍的拉伸工艺和再次经过25-80℃的水浴，或者依次经25-80℃的水浴、乙醇浴和25-80℃的水浴后，即得到聚氯乙烯中空纤维膜；所述配方组分的混均工艺是先将所述的聚氯乙烯、水溶性物质和辅助添加剂混合均匀，再将得到的混合物与有机液体混合均匀。

与现有技术比较，本发明制备方法使用双螺杆进行高浓度冻胶纺丝，减少了溶剂的用量，提高了成膜体系的固含量，工艺简单，纺丝顺利，适用于工业化应用；该方法制备的PVC中空纤维膜制品，具有多重微孔(包括溶出孔、界面孔、拉伸孔等)结构，且孔径可控，并具有良好的通透性和机械性能。

附图说明

图1为本发明PVC中空纤维膜的制备过程示意图，其中，1-喂料机；2-双螺杆纺丝机；3-计量泵；4-喷丝头组件；5-纺丝熔体；6-内凝固浴；7-空气浴；8-外凝固浴；9-中空纤维膜收集；

图2(a)为本发明实施例1中PVC中空纤维膜全貌的扫描电镜照片图；

图2(b)为本发明实施例1中PVC中空纤维膜内表面的扫描电镜照片图；

图2(c)为本发明实施例1中PVC中空纤维膜外表面的扫描电镜照片图；