[发明专利]一种连续的热致相分离法成膜装置及成膜工艺

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种连续的热致相分离成膜装置及成膜工艺，属于连续的热致相分离法成膜装置及成膜工艺技术领域。

背景技术

热致相分离法（Thermally Induced Phase Separation: TIPS）是相对非溶剂致相分离法（Non-solvent Induced Phase Separation: NIPS）而言的。TIPS法是利用高分子与稀释剂在高温下能相容，而降低温度则发生分相的原理制备的，脱除稀释剂后，富相成为膜的骨架，贫相处成为孔隙。TIPS法制备的中空纤维（毛细管）微孔膜具有高强度、耐温、耐化学腐蚀等优点，可以弥补NIPS制膜技术在膜材料选择的局限性；同时也是替代传统水处理工艺中预处理系统庞大设备的最佳选择。TIPS法拓宽了微孔膜材料及孔时结构的范围，相比于传统的中空纤维（毛细管）膜，其明显的优势是机械强度高、孔隙率高、孔径均一、孔径大小可调、纤维的粗细可调并能制作大孔径的中空纤维（毛细管）微孔膜，是制备微孔材料的新工艺。

目前采用热致相分离法制备聚合物微孔膜的普遍工艺为：熔融、喷丝、卷绕、后处理，主要存在以下缺点：

1）、熔融、喷丝、卷绕、后处理工序多是分布进行，这就增加了产品的制备周期和不稳定性；

2）、现有的熔融设备有釜式溶解和挤出溶解，挤出熔融具有效率高、节能的优点，但是由于制膜液的粘度较高，导致该方法存在混合过程中的气泡，而气泡的存在导致制备过程中不能连续，或是使产品的性能不稳定。另外由于挤出熔融是一种在线熔融方法，若混容量与喷出量不能完全一致就会导致纺丝的间断；

3）、由于制膜液从喷丝模具中喷出时具有较高的温度，在制膜液从模具喷出到凝固浴之间存在一个空气段距离，在这个空气段中膜液未凝固，处于液态，对温度的骤然下降和空气的扰动比较敏感，所以空气段对膜产品的性能和稳定性较大影响；

4）、由于稀释剂在常温下通常为固体或半固体，所以萃取过程需要较长的时间，这增加了萃取的时间，若要实现在线萃取，需要膜在萃取槽中停留较长时间，要求萃取槽的体积很大，萃取剂的用量也很大；

5）、现有技术中曾提出需要通过膜丝的后续拉伸来完善膜纤维的性能，但这些后续拉伸需要在膜丝仿制结束后进行的。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种制备工艺简捷，制备周期短，保证产品的均一稳定性，可使聚合物微孔膜的溶解、仿制、后处理具有连续性的热致相分离法成膜装置及其成膜工艺。

本发明的一种连续的热致相分离法成膜装置，其特殊之处在于包括用于混熔物料的挤出设备1，挤出设备1上安装有用于定量添加固体物料的第一加料机2、用于定量添加液体物料的第二加料机3，挤出设备1的输出端连通有用于存储物料的缓冲罐4，缓冲罐4上安装有用于控制液位的液位控制器，缓冲罐4依次连接喷丝装置5、冷凝装置6、萃取装置7、绕丝装置8；

所述挤出设备1的末端连通有用于去除气泡的真空脱泡装置10；

所挤出设备1为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、热熔捏合机、热熔炼胶机中的任意一种；

所述缓冲罐4通过管路连接多个喷丝装置5，所述喷丝装置5为喷丝头；

所述喷丝装置5与冷凝装置6之间安装有起保温、保湿作用的套筒9，套筒9上安装有加热装置；

所述萃取装置7内安装有用于减少萃取剂用量、减少萃取时间的超声装置；

所述绕丝装置8上安装有用于拉伸纺丝的张力控制器11。

一种连续的热致相分离法成膜工艺，其特殊之处在于包括以下工艺步骤：

1）、连续投料

向挤出设备1中分次、连续的投入聚烯烃类聚合物、稀释剂，混熔处理后即得制膜液；

所述聚烯烃类聚合物与稀释剂的质量比为（3-5）：（5-7）；

所述混熔温度控制在170-220℃；

所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚丙烯氰、聚醚砜、醋酸纤维素中的任意一种；

 所述稀释剂为豆油、邻苯二甲酸二丁酯、二乙酸甘油酯中的任意一种；

所述挤出设备1末端连通有用来脱除制膜液混合过程中所产生的气泡的真空脱泡装置10；

所挤出设备1为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、热熔捏合机、热熔炼胶机中的任意一种；

2）、喷丝处理

将制膜液输送至缓冲罐4内进行存储，缓冲罐4通过管路连接喷丝头进行喷丝，通过液位控制器调整加料量的大小；

3）、冷凝处理