專(zhuān)利名稱(chēng)：聚氯乙烯中空纖維超濾膜制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中空纖維超濾膜制法，特別是具有非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制法。
背景技術(shù)：
膜分離技術(shù)由于其過(guò)濾效果好、能耗低、無(wú)相變、操作簡(jiǎn)便，在食品、生物、環(huán)保、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。超濾技術(shù)是膜分離中很典型的一種。目前常用的膜材料有醋酸纖維素(CA)、聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚丙稀腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)等，但這些材料的性?xún)r(jià)比普遍較低，在一定程度上制約了膜的應(yīng)用。因此，尋找一種價(jià)格低廉、過(guò)濾效果好、物化性質(zhì)好的膜材料非常重要。
聚氯乙烯是一種廣泛應(yīng)用的合成樹(shù)脂材料，它有如下優(yōu)點(diǎn)耐酸堿性強(qiáng)，室溫下，長(zhǎng)期使用范圍pH2-12；耐有機(jī)溶劑，如鹵代烴、脂肪烴、芳烴、醇、醛等；并且它適于用干---濕法紡絲制膜，制造容易；來(lái)源廣泛，成本低。當(dāng)時(shí)聚氯乙烯是疏水性的，做膜材料用于過(guò)濾時(shí)，由于疏水性很容易被污堵，給過(guò)濾帶來(lái)麻煩，因此，對(duì)聚氯乙烯膜進(jìn)行親水改性十分重要。改性的方法一般有共聚改性、接枝改性和共混改性，其中共混改性最為簡(jiǎn)單方便，共混效果的好壞取決于共混材料的選取和共混工藝。在膜的各種形態(tài)中，中空纖維由于其比表面大、自支撐、便于清洗等優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞。中空纖維超濾膜的性能跟膜材料和制膜工藝密切相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種直接通過(guò)干---濕或濕法制取高水通量、抗污染的聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制膜方法及產(chǎn)品。
本發(fā)明的技術(shù)方案是在干---濕法紡制具有非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制膜液中，加入下述物質(zhì)聚氯乙烯13-19wt％、高分子成孔劑8-20wt％、溶劑40-80wt％、親水劑0.8-8wt％，該制膜液經(jīng)充分?jǐn)嚢杌靹蚝?，通過(guò)插入管式中空纖維紡絲噴頭，在空中垂直行走距離為10-50cm后，進(jìn)入凝固浴，凝固浴中外凝膠介質(zhì)為恒定溫度的水，槽水溫度控制在18-50℃。成膜時(shí)的內(nèi)凝膠介質(zhì)為水或水與二甲基乙酰胺的混合液，溫度控制在18-50℃。本發(fā)明方法，通過(guò)適當(dāng)?shù)暮勘壤?，充分利用高分子成孔劑的分散、增稠作用，親水劑的親水改性作用，并使各成分制膜液有適當(dāng)?shù)姆稚⑿耘c穩(wěn)定性，有效控制制膜液與凝固液的界面潤(rùn)濕性，便于凝固劑與溶液在界面的雙向擴(kuò)散滲透，并影響聚氯乙烯在凝固劑中的沉析凝固速度，控制成膜過(guò)程的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)，從而紡制出性能穩(wěn)定、通量大的聚氯乙烯中空纖維多孔膜。紡制出的中空纖維膜絲經(jīng)過(guò)保濕、澆注等工藝，最好制成膜組件。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明中的聚氯乙烯樹(shù)脂其聚合度為1000-3000，優(yōu)選范圍為1100-1900，聚合度偏低是紡制出的膜絲強(qiáng)度會(huì)偏低，聚合度偏高時(shí)在溶劑中難以溶解。聚氯乙烯樹(shù)脂在制膜液中的重量百分比含量一般為13-19wt％，優(yōu)選為14-17wt％。聚氯乙烯樹(shù)脂濃度低于13wt％時(shí)，制膜液粘度過(guò)低，可紡性差；高于19wt％時(shí)，制膜液粘度過(guò)高。并且，一般情況下，液體中樹(shù)脂含量高，會(huì)使添加劑加入量相對(duì)減少，膜孔隙率降低，不易得到合適孔徑、高通量的聚氯乙烯中空纖維超濾膜。
本發(fā)明中，作為制膜液所用溶劑，最好采用二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺，這樣的強(qiáng)極性溶劑中的一種或其中兩種的混合溶劑。當(dāng)溶劑超過(guò)一種時(shí)，總的加入量不變。優(yōu)選二甲基乙酰胺。溶劑的總加入量為40-80wt％。
本發(fā)明中的高分子成孔劑為可溶性高分子，應(yīng)可溶解于凝固液或后處理液。其主要作用為分散、滲透、乳化、增稠作用，同時(shí)還應(yīng)有一定的親水性?？梢?xún)?yōu)先選用如聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)中的一種或兩種。當(dāng)高分子成孔劑超過(guò)一種時(shí)，總的加入量不變。其中任一種高分子成孔劑所占比例則不受限定。高分子成孔劑的總加入量為8-20wt％，加入量的多少取決于制膜液的穩(wěn)定性，既不能使之分相，而應(yīng)當(dāng)均勻、分散、穩(wěn)定。
本發(fā)明中用的親水劑是親水劑是聚乙烯乙酸酯(PVAc)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一種或兩種，當(dāng)親水劑超過(guò)一種時(shí)，總加入量不變。親水劑的使用比例為0.8-8％。主要利用此類(lèi)親水性聚合物的強(qiáng)親水作用，同時(shí)此類(lèi)物質(zhì)與聚氯乙烯樹(shù)脂具有很好的相容性，且具有較好的物理和化學(xué)性能。親水劑的加入極大的提高了聚氯乙烯膜絲的抗污染性，對(duì)維持膜絲的通量起至關(guān)重要的作用。
本發(fā)明的鑄膜液溫度控制在40-80℃，優(yōu)選50-70℃。溫度過(guò)低時(shí)膜液粘度太大，不便于紡制，溫度過(guò)高時(shí)高分子材料會(huì)分解變質(zhì)。
本發(fā)明的紡絲方法為干---濕法紡絲，膜液經(jīng)噴絲頭擠出，經(jīng)過(guò)一段空氣隙后，垂直進(jìn)入凝固浴。鑄膜液空中行走距離為10-50cm，紡絲速度20-60m/min。通過(guò)控制內(nèi)外凝固液的成分和溫度來(lái)控制成膜速度和膜的內(nèi)外皮層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中的內(nèi)外凝固液均以水作為主凝固液，含有一定濃度的二甲基乙酰胺，采用折光儀測(cè)定溶劑的濃度，并實(shí)時(shí)控制濃度，以控制鑄膜液與凝固液接觸時(shí)聚氯乙烯樹(shù)脂的沉析固化速度，以影響聚氯乙烯中空纖維多孔膜皮層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明紡制出的膜絲在使用之前有浸泡甘油水溶液的工序，目的是浸潤(rùn)膜的微孔結(jié)構(gòu)，以保持膜的通量。甘油的使用濃度為10-70％，優(yōu)選20-60％。
由本發(fā)明的制膜方法得到的聚氯乙烯中空纖維超濾膜，可以更好地用于1、生物發(fā)酵分離與精制，2、油水分離，3、中藥提取液的除濁精制，4、醫(yī)用人工腎、人工肺，5、水質(zhì)凈化，6、電泳漆回收，7、啤酒、醬油、黃酒、低度白酒等液體的除濁精制等方面。
實(shí)施例下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步加以說(shuō)明，但本發(fā)明不僅限于此實(shí)施例1將聚氯乙烯樹(shù)脂(1400)14wt％，二甲基乙酰胺72wt％，聚乙二醇12％，聚甲基丙烯酸甲酯2％充分混合，攪拌24小時(shí)，攪拌頻率50Hz。在60℃下保溫，真空脫泡10小時(shí)。鑄膜液經(jīng)過(guò)濾后，由噴絲頭噴出，與內(nèi)凝固液水同時(shí)擠出，經(jīng)過(guò)30cm空中行走距離，進(jìn)入外凝固液中。然后繞于繞絲輪上。所得到的中空纖維多孔膜外徑1.6mm，內(nèi)徑0.9mm。將中空纖維多孔膜用甘油處理后，測(cè)得膜的截留分子量為10萬(wàn)道爾頓，25℃下，測(cè)試該中空纖維多孔膜的純水透過(guò)通量1080L/m2h(0.1Mpa)。
實(shí)施例2將聚氯乙烯樹(shù)脂(1400)15wt％，二甲基乙酰胺68wt％，聚乙二醇13％，聚乙烯乙酸酯4％充分混合，以下步驟同實(shí)施例1。測(cè)得膜的截留分子量為10萬(wàn)道爾頓，25℃下，測(cè)試該中空纖維多孔膜的純水透過(guò)通量1210L/m2h(0.1Mpa)。
權(quán)利要求
1.一種濕法或干---濕法紡制具有非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制膜方法，其特征在于制膜液包括下述物質(zhì)聚氯乙烯 13-19％(重量)；親水劑0.8-8％(重量)；高分子成孔劑 8-20％(重量)；溶劑 40-80％(重量)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制膜方法，其特征在于所述的高分子成孔劑是指聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)中的一種或兩種，當(dāng)高分子成孔劑超過(guò)一種時(shí)，總加入量不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制膜方法，其特征在于所述的親水劑是聚乙烯乙酸酯(PVAc)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一種或兩種，當(dāng)親水劑超過(guò)一種時(shí)，總加入量不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制膜方法，其特征在于所述的溶劑是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一種或兩種，當(dāng)溶劑超過(guò)一種時(shí)，總加入量不變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的制膜方法制取的聚氯乙烯中空纖維多孔膜，其特征在于所述的多孔膜的孔隙率為80-90％，純水透過(guò)通量為600-1500L/m2h(0.1MPa)，且具有良好的抗污染性能。
全文摘要
本發(fā)明涉及用干－濕法紡制具有非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的聚氯乙烯中空纖維超濾膜制法。其特征在于制膜液中包括下述成分聚氯乙烯13－19％(重量)、親水劑0.8－8％、高分子成孔劑8－20％、溶劑40－80％。經(jīng)測(cè)定，本發(fā)明方法所得產(chǎn)品的孔隙率為80－90％，純水透過(guò)通量為900－1400L/m
文檔編號(hào)B01D69/08GK1966132SQ20051010146
公開(kāi)日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月15日
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