[发明专利]聚砜/聚氨酯/聚氯乙烯共混中空纤维分离膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于中空纤维分离膜的制备领域，特别涉及一种聚砜/聚氨酯/聚氯乙烯共混中空纤维分离膜的制备方法。

背景技术

膜分离技术作为一种新型的分离技术，由于具有环保、节能、无相变、操作简单等特点，其应用已遍及石油化工、生物医药、能源电力、市政水处理、废水回用等领域。中空纤维分离膜由于具有填充密度高，可反洗，制造成本低等特点，使膜的使用寿命得到了大幅提升，投资费用亦大幅降低。但是目前所用的中空纤维分离膜大多数是采用醋酸纤维素、聚砜、聚氯乙烯、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯等单种或两种高聚物材料制成，由于每种高聚物材料都有自身性能的局限性，例如醋酸纤维素PH使用范围窄、聚砜耐疲劳强度差、聚偏氟乙烯亲水性差价格昂贵、聚丙烯腈容易老化、聚氯乙烯脆性高容易收缩起皱等缺点，导致膜在使用过程中效果不好、性价比不高、寿命短，限制了其更广泛的应用。

众所周知，改变膜材料性质的方法包括共聚、接枝、膜表面改性及膜材料共混等。其中膜材料共混由于有膜材料选择范围广、亲和性调节方便、易于加工等优点而具有广泛的应用前景。通过选用不同亲水性的聚合物共混，可以改变膜的亲水性，改善膜的渗透分离性能。通过选用力学性能好的聚合物材料共混，可以改变膜的机械强度。通过选用耐热性能好的聚合物材料共混，可以改变膜的耐热性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚砜/聚氨酯/聚氯乙烯共混中空纤维分离膜的制备方法，该制膜工艺具有稳定可靠，易于实施，制作成本低等优点；制造的聚砜/聚氨酯/聚氯乙烯共混中空纤维分离膜，具有良好的抗污染性、亲水性、柔韧性、高水通量、高抗压强度，适合水处理、废水处理、浓缩分离等工业领域的应用。

本发明的一种聚砜/聚氨酯/聚氯乙烯共混中空纤维分离膜的制备方法，包括：

（1）按重量百分比，将1.5-22%聚砜、0.5-4%聚氨酯、1.5-16%聚氯乙烯、15-25%添加剂和50-80%溶剂加入反应釜中，在40-90℃下，溶解搅拌混合6-48小时，得到铸膜液；

（2）将上述铸膜液在0.1-0.5MPa压力下挤出进入双孔喷丝头的外孔，将芯液在0.05-0.2MPa压力下挤出进入双孔喷丝头的内孔芯液管，铸膜液、芯液分别同时通过双孔喷丝头的外内孔进行共喷出；

（3）经喷丝头与凝固浴之间的空气区域蒸发和牵伸，进入凝固浴中实现凝胶固化，得到中空纤维分离膜；

（4）将上述中空纤维分离膜进行清洗后得到具有自支撑层的中空纤维分离膜。

所述步骤（1）中的聚砜的特性粘度为0.45-0.7。

所述步骤（1）中的聚氨酯为热塑性聚氨酯。

所述步骤（1）中的聚氯乙烯的平均聚合度为1000-3000。

所述步骤（1）中的添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、丙二醇、丙三醇、氯化锂、硝酸锂、聚乙二醇对异辛基苯基醚、聚乙二醇、三甘醇的一种或几种。

所述步骤（1）中的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺，二甲基亚砜、磷酸三乙酯、N-甲基吡咯烷酮、环丁砜、三乙酸甘油酯的一种或几种。

所述步骤（2）中的芯液组份为去离子水。

所述步骤（3）中的凝固浴组份为去离子水，温度为10～45℃。

所述步骤（3）中的喷丝头与凝固浴之间的空气区域蒸发时间为0.01秒-0.3秒。

所述步骤（4）中的中空纤维分离膜为内外双皮层结构，其间膜断面的支撑体为双层指状孔结构，分离膜公称孔径为0.008-0.3微米、孔隙率65-85%，纯水通量280-1700L/h.m^2..25℃.1bar。

与以往的做法不同，本发明综合了制造一个性能优良的中空纤维分离膜所需要提高的膜的抗污染性、亲水性、物化稳定性、机械强度、柔韧性等必要因素，在充分实验及工业中试乃至工业化应用的基础上，公开了含有三种高聚物材料的液相共混型中空纤维分离膜的制造方法。

本发明采用聚砜、聚氨酯、聚氯乙烯三种膜材料的液相共混，三种组份的分子间作用力大于单组分的体系，所形成的分离膜结构更加致密，聚砜、聚氨酯、聚氯乙烯共混膜材料聚集了聚砜的高强度韧性及耐老化性、聚氨酯的亲水性及弹性、聚氯乙烯的刚性等优点，为本发明采用聚砜/聚氨酯/聚氯乙烯共混中空纤维分离膜的制造创造了重要条件，保证了制造的共混中空纤维分离膜具有良好的耐老化性、抗污染性、亲水性、柔韧性、高水通量、高抗压强度，克服了单种膜材料和两种共混膜材料性能上的不足。