[发明专利]一种聚合物中空纤维多孔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜技术领域，具体为一种聚合物中空纤维多孔膜及其制备方法。

背景技术

近30年来，热塑性弹性体被誉为第三代橡胶而在世界各地取得了极为迅猛的发展。它是一种软链段与硬链段交替连接构成的嵌段聚合物，室温下具有橡胶弹性，高温下可以塑化成型，既具有类似于橡胶的力学性能及使用性能，又能按照热塑性塑料进行加工和回收。近年来，由于膜分离技术具有常温操作、无相变、无化学变化、选择性好、适应性强、能耗低等优点，在食品加工、海水淡化、纯水、超纯水制备、医药、生物、环保等领域都备受推崇。作为膜分离技术的核心——膜的性能及其制备方法受到了多方面的关注。将膜按照制备材料进行分类，可分为有机膜和无机膜两种，由于无机膜价格昂贵、易脆，其应用范围远不如聚合物膜广泛。但是现在市场上已有的聚合物膜均为普通膜材料，其微孔结构，如孔径及微孔数目不能随着环境条件而改变。在实验室条件下，已经制得了具有环境可控性能的智能膜材料。四川大学范浩军等制得了温敏性聚氨酯膜，并将其用于氯化钠、甘氨酸和胶原蛋白的分离（高分子材料科学与工程，2009年25卷，89-95页；Desalination,2009年249卷，843-849页），周虎等以温敏性聚氨酯材料为基膜，利用表面接枝技术将带有pH敏感官能团的丙烯酸引发接枝到基膜表面，成功制备了一种对温度、pH双重敏感的聚氨酯膜（化学推进剂与高分子材料，2011年9卷，81-85页）。专利文献CN1594405A，CN1673271A和CN101879418A均公布了pH敏感膜的制备方法。申请人曾以聚氨酯为制膜基体材料，通过熔融纺丝-拉伸法，利用界面成孔技术，制得了具有压力响应功能的聚氨酯系中空纤维膜（CN101322922A，CN1883778A）。乙烯-醋酸乙烯共聚物（简称EVA）作为一种热塑性弹性体，在制膜领域通常被用于制备用于气体分离、渗透汽化等领域的致密膜，有关将EVA用于制备中空纤维多孔膜的研究报道尚未见到，主要原因在于，EVA的玻璃化转变温度一般低于室温，自支撑性差，且纯的EVA成孔困难，成膜后一般致密无孔，不宜做多孔膜。

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，提供一种聚合物中空纤维多孔膜及其制备方法。该中空纤维多孔膜采用了乙烯-醋酸乙烯共聚物与聚氨酯的共混物，膜孔径分布在微滤范围内，支撑性好，对测试压力具有记忆功能，且多次测试后回复性能良好；该制备方法工艺简单，容易制孔，便于实际生产。

本发明解决所述多孔膜技术问题的技术方案为：设计一种聚合物中空纤维多孔膜，其特征在于该多孔膜质量百分比组成为：

成膜聚合物     20-32%；

水溶性添加物   38-60%；

无机粒子       8-15%；

有机液体       8-15%；各组分之和为100%，

所述成膜聚合物为乙烯-醋酸乙烯的共聚物，或者乙烯-醋酸乙烯的共聚物与聚氨酯的共混物，共混物中聚氨酯占成膜聚合物总质量的1-35%；所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的质量含量为28%，熔融指数为25g/10min；所述聚氨酯为纤维级，硬段与软段质量比为2∶3；

所述水溶性添加物为水溶性聚合物和水溶性无机盐任意配比的混合物，其中，所述水溶性聚合物为聚乙二醇、聚氧化乙烯或聚乙烯吡咯烷酮中的一种；所述无机盐为氯化锂、氯化钾、氯化钠和氯化钙中的至少一种；所述无机粒子为平均粒径0.01-10μm的SiO₂和CaCO₃中的一种或两种任意比例的混合物；所述有机液体为聚氨酯的良溶剂，包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案为：设计一种聚合物中空纤维多孔膜的制备方法，该制备方法采用本发明所述多孔膜质量百分比组成和下述熔体纺丝-拉伸成孔工艺，包括：

(1).按照所述的比例，先将所述无机粒子与有机液体混合均匀，再加入水溶性添加物，混合均匀，然后加入所述成膜聚合物，混合均匀，制得成膜聚合物的共混物；

(2).将所得共混物均匀喂入双螺杆挤出机，在130-145°C温度下，经计量泵定量挤出进入中空纤维组件，组件内部通入氮气或空气，形成中空纤维多孔膜的中心空腔，制得初生中空纤维多孔膜；