[发明专利]一种微孔聚苯硫醚中空纤维膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种微孔聚苯硫醚中空纤维膜的制备方法，包括如下步骤：1)将稀释剂、致孔剂、无机纳米粒子和聚苯硫醚均匀混合，得到均相聚苯硫醚铸膜液；2)调节螺杆机的投料转速、主机转速、计量泵转速和各部分的加热温度；再将步骤1)得到的聚苯硫醚铸膜液投入螺杆机中；3)设定螺杆机喷头的气体流速或芯液流量，设定凝固浴温度和凝固浴接收距离，进行纺丝；4)将步骤3)得到的膜丝浸没在加热的萃取剂中，干燥除去有机溶剂获得微孔聚苯硫醚中空纤维膜。添加无机纳米粒子和辅助稀释剂对其结晶速率及铸膜液分相过程进行调控；利用萃取液将稀释剂析出，得到具有内表面和外表面形成内外贯通且分布均匀的微纳贯穿孔的中空纤维膜。

技术领域

本发明涉及高分子中空纤维膜制备领域，具体是一种微孔聚苯硫醚中空纤维膜的制备方法。

背景技术

膜分离技术作为一种新型高效的分离技术，已经得到了世界各国的重视与认可，特别在工业节能、生产工艺与效率的优化与提高、原料的再利用及环境污染治理方面，发挥着越来越重大的作用。近年来，膜技术得到了迅速的发展，在污水处理、海水淡化、节能技术、石油化工制药、环境、电子、能源及航天等领域获得了广泛的应用。但是在一些苛刻环境下的分离问题集中凸显，特别是医药、能源、石化、食品、冶炼等领域的“腐蚀性废液/废气处理”已成为各行业持续发展的瓶颈问题。所以将具有耐苛刻环境的特种膜技术应用于该类废液和废气处理，是当下膜技术发展中的热点和重点。

聚苯硫醚(PPS)是一种新型的热塑性树脂，具有优异的耐高温、耐溶剂、耐酸碱腐蚀、耐辐射、阻燃以及良好的力学性能和电学性能，在电子、汽车、机械及化工领域有广泛的应用，被誉为“第六大工程塑料”。PPS材料能在酸性、碱性及有机溶剂中长时间高温使用，所以PPS作为膜材料可以实现有机溶剂的直接处理。PPS在空气中的分解温度大于450℃，长期使用温度在200℃左右，短期可经受260℃的高温，具有较好的热稳定性能。开发PPS过滤材料，特别是PPS膜材料，具有以下优势：(1)PPS具有优良的耐溶剂性，能实现腐蚀性有机溶剂的直接处理；(2)实现强酸性或强碱性流体直接分离；(3)实现高温过滤，以提高膜通量和降低膜污染等。综合所述，PPS膜具有较强的能在极端条件下使用的潜质。

近几年，已成功利用TIPS刮膜技术制备了PPS平板膜，并具有一定的优异性能，并成功应用在酸碱废水处理、油水分离及溶剂中有机分子的脱除等领域。而发展迅速的中空纤维膜与平板膜相比，具有很多优势：(1)单位面积装填密度大。由于中空纤维的装填密度大，导致单位面积产水量变大，水的回收率就高；(2)不用任何支撑体，使其结构简单化便于制成小型轻便的装置，应用于苛刻环境下过滤等方面。

PPS是一种半结晶型聚合物，而在200℃下没有任何溶剂能将其溶解，所以在常温下难以通过非溶剂致相分离(NIPS)法制备PPS膜。文献《王丽华.聚苯硫醚中空纤维微滤膜的研究[D].天津工业大学,2000》用熔融纺丝机进行熔融纺丝后热拉伸，制备了PPS中空纤维微滤膜；研究了纺丝温度、纺丝速度和氮气通量等对PPS中空纤维膜成形的影响；但是存在孔不均匀和通量低等缺点。

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，提供一种微孔聚苯硫醚中空纤维膜的制备方法。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种微孔聚苯硫醚中空纤维膜的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)将占总质量20-60％的稀释剂、占总质量0-2％的致孔剂、占总质量0-2％的无机纳米粒子和占总质量40-80％的聚苯硫醚均匀混合，得到均相聚苯硫醚铸膜液；四者质量之和为100％；

所述稀释剂为良性稀释剂和辅助稀释剂；所述良性稀释剂为己内酰胺、二苯甲酮、二苯醚、安息香或二苯砜中的至少一种；所述辅助稀释剂为癸二酸二丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂或间苯二甲酸二辛脂；

2)调节螺杆机的投料转速、主机转速、计量泵转速和各部分的加热温度；再将步骤1)得到的聚苯硫醚铸膜液投入螺杆机中；