[发明专利]一种管式膜径向拉伸装置及拉伸方法

说明书

本发明公开了一种管式膜径向拉伸装置及拉伸方法，属于膜制备领域，所述的径向拉伸装置包括：加热单元，加热单元用于管坯穿过并加热；模套组件，所述的加热单元内部至少设有一个模套组件，所述的模套组件中设有一个用于管坯穿过的通道；模芯组件，所述的模芯组件全部或者部分位于模套组件通道内，其中通道下半部收窄用于放置模芯组件，模芯组件的上半部收窄用于扩张管坯，模套组件和模芯组件共同构成径向拉伸组件。

技术领域

本发明涉及膜制备技术领域。

背景技术

高分子分离膜按照物理形态主要分为平板膜、中空纤维膜、管式膜、复合膜等形式，其中管式膜大多为外径5～25毫米，管壁具有分离作用的管状膜，其结构形式大多为管状膜分离层和支撑层构成，膜分离层可以是管的内侧、外侧或双侧。由于管式膜具有结实、不宜堵、不易断、维护方便、对料液的预处理要求简单等优点，使得其在膜分离过程中具有重要的应用价值。

聚四氟乙烯微孔膜具有极强的耐酸碱、耐氧化、耐微生物侵蚀、耐高低温、高孔隙率和高强度等特性,成为膜蒸馏、膜法海水提溴以及膜法气体净化等过程中使用的理想膜材料,广泛用于粉尘过滤、生物医学、污水处理等膜分离领域。聚四氟乙烯微孔膜的主要制备工艺为推压-拉伸法，在润滑剂的作用下，将分散聚四氟乙烯树脂挤出，得到聚四氟乙烯管坯，脱除管坯中的润滑剂（脱脂）后，通过拉伸烧结得到聚四氟乙烯管式膜。膜的孔径和孔隙率等性能可通过控制拉伸过程中的工艺参数进行调控，膜孔的大小和分布直接决定分离过程中的过滤精度和过滤效率。

部分相关文献资料主要报道了制备的聚四氟乙烯中空纤维膜，(如刘国昌等.推压成型—拉伸法制备聚四氟乙烯中空纤维膜(D1).化工进展,2012,31(增二):187-192；王峰等.聚四氟乙烯包缠中空纤维膜的制备及其亲水改性(D4).纺织学报,2016,37(02):35-38.)，未见有聚四氟乙烯管式膜径向可控拉伸装置及制备方法的介绍。申请号为CN201410437006.5的中国专利公开了一种聚四氟乙烯中空纤维膜双向拉伸装置及拉伸方法(D2)，包括脱脂、加热、拉伸，该专利虽然涉及PTFE中空纤维膜的拉伸设备和方法，但实际生产过程中拉伸速度过快中空纤维膜易断裂，同时制得中空纤维膜管径较小。申请号为CN201210547439.7的中国专利公开了一种包缠式聚四氟乙烯超微滤管式膜的制备方法(D3)，包括包缠、烧结等步骤，但是存在制备工艺繁杂、管式膜厚度不均匀，包缠接口易破裂等问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种管式膜径向拉伸装置，其特征在于,所述的径向拉伸组件包括：

加热单元，加热单元用于聚四氟乙烯管坯穿过；

模套组件，所述的加热单元内部至少设有一个模套组件，所述的模套组件中设有一个用于管坯穿过的通道；

模芯组件，所述的模芯组件全部或者部分位于模套组件通道内，其中通道下半部收窄用于放置模芯组件，模芯组件的上半部收窄用于扩张管坯，模套组件和模芯组件共同构成径向拉伸组件。

在一些优选的方式中，所述的加热单元通常是加热箱，所述的加热可以为多种加热方式，如氮气、氩气等惰性气体的加热，所述的加热箱可以分为多段加热，每一段的温度根据需要进行控制。在一个更优选的方式中，所述的加热单元设有一个加热通道，管坯穿过加热通道。模套组件安装在加热通道上，模套组件的通道下半部收窄用于支撑和阻挡模芯组件。在一个优选的方式中，模套组件通道为圆台型内腔。在本发明中，按照本发明所述的安装方式，模芯组件是单独的一个部件，并不和加热单元、模套组件以及上游的挤出装置等连接。

本发明突破了传统加工工艺对管式膜只能进行单向拉伸，一维原纤化的缺陷。通过胀大模芯与模套的尺寸变化对聚四氟乙烯管式膜不同管径尺寸的径向分段逐级连续拉伸，实现了管式膜的二维拉伸网络结构化，有效提高了聚四氟乙烯管式膜结构的原纤化程度与二维网络结构，解决了现有技术中对管式膜仅能单向原纤化，结构单一，管径较小等问题。