[发明专利]一种复合编织管增强PVDF中空纤维膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及增强型中空纤维膜制备技术，具体为一种增强型PVDF中空纤维膜的制备方法。

背景技术

PVDF中空纤维膜具有超强的耐污染性能，优良的耐酸碱性及水通量，大大增加了膜组件的使用寿命，使水处理成本大幅降低。当然，在PVDF材料以优良的性能获得广大市场的同时，随着水处理行业发展，对滤膜提出了更高的要求。如MBR和SMF工艺都对单根膜丝拉伸强度要求达到10MPa或以上。而且该系统市场上应用很广，PVDF树脂需求量极大。以MBR系统应用为例，以均质PVDF中空纤维膜的力学性能以难以满足其使用要求。而目前主流的PVDF中空纤维膜通常为自支撑膜，该膜的内在结构是多孔结构，它的力学强度不高，在运行过程中，很容易出现断丝的问题。

为了提高中空纤维膜的强度，在采用NIPS法制备中空纤维膜的基础上，可通过将聚合物膜复合到编织管表面，利用编织管的机械强度获得对膜的支撑。编织管加强膜的最大挑战是膜从编织管表面脱落的倾向。膜的化学和物理特性与编织管差别越大，这种脱落问题就越严重。用NIPS制备的PVDF膜一般非常软，机械强度非常低，这种脱落问题就更严重(例如美国专利：5472607，6354444)。

而与NIPS法相对应的另一种研究热度很高的是TIPS法，亦可用于制备PVDF中空纤维膜。虽然该方法在一定程度上也可提高中空纤维膜的强度，但是该方法成本高，耗能大，效率低。导致产业化难度很大，鲜有工业化生产的实例。

国内方面(申请号200810172232.X)提出综合NIPS法和TIPS法的复合热致相分离法。虽然该方法有效解决了TIPS法温度过高，能耗过大的问题，同时也具有TIPS法强度高的优点。但其膜丝要么通量偏低，要么过滤精度较差，抗污染性差，关键还是其膜丝强力远远低于编织管复合膜丝。

由此可见，要获得编织管级别超高强度的膜丝，现有单纯的TIPS法、NIPS法或者C-TIPS均无法达到要求。而采用编织管直接增强膜丝强度的方式，又无法解决表层膜与基体脱离的问题。

发明内容

本发明涉及制备强度高，通量大的复合编织管加PVDF中空超滤膜的方法，关键是解决已知技术中编织管与PVDF膜分离层易脱落的问题。

为了达到上述目的，首先改进了编织管本身材料构成，并且改进配方和工艺有利于编织管与外层超滤膜之间的粘合力，最终解决粘合力差易脱离的问题。

本发明一种复合编织管增强PVDF中空纤维膜的特征在于：首先利用二维编织技术将纤维丝和PVDF单丝混合编制成PVDF单丝与纤维丝中均匀相互穿插的复合编织管，以该中空编织管作为中空纤维膜的增强体。再将PVDF树脂、溶剂和添加剂按照5～20％、65～83％、1～15％的质量百分比搅拌配制成均质铸膜液。然后利用喷丝模具，将铸膜液和经过预热处理的复合编织管穿过并涂覆，并简单后处理得到PVDF中空纤维膜；

所述纤维丝是指PET、PA、PE、PP、PES、PS、PTFE及玻璃等一种或几种混合材料制成的长细丝。

所述PVDF单丝是指以PVDF为原料制备的纤维丝，直径为0.01～2mm。

所述混合编制是指PVDF纤维丝在混合编织管中占比(质量比)为0.01～99.99％，优选15.0～25.0％。

所述复合编织管是指外径为0.5-5.0mm，厚度为0.05～2.0mm的中空纤维编织管。

所述PVDF树脂是指聚偏氟乙烯均聚物或者其共聚物。

所述溶剂是指N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基砒咯烷酮和二甲基甲酰胺中的一种、两种或三种组合。

所述添加剂是指聚乙二醇、水、乙醇、甘油、丙酮、吐温、司班、聚乙烯吡咯烷酮、羟基类纤维素、三氧化二铝和氯化锂中的一种、两种或三种以上组合。

所述经过预热处理的复合编织管是指对复合编织管进行加热处理，复合编织管温度的达到30～100℃，优选60～80℃。

所述空气段是指经过长度为0～50cm空气段，优选5～10cm。

所述凝胶浴是指水与溶剂以一定比例混合所得，其中溶剂N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基砒咯烷酮和二甲基甲酰胺中的一种、两种或三种组合，凝胶浴中的溶剂比例为0～20％。