本發(fā)明涉及材料技術領域，具體涉及一種中空纖維膜及其制備方法。
背景技術：
環(huán)境響應型膜是指孔徑會隨環(huán)境條件的變化而發(fā)生變化的一類膜,所述的環(huán)境條件包括壓力、溫度以及pH值等，通常這類膜稱為閘膜,可用于有特定要求的分離體系。如果分離體系中膜的孔徑可隨透膜壓力的變化而發(fā)生改變,則可在不同壓力下得到不同的孔徑以便分離不同的物質,同時當膜在一個壓力下工作被污染后，可通過提高壓力增大膜的孔徑，從而較易洗去污染物，聚氨酯是近來受到關注的新型膜材料之一，它可用于工業(yè)過濾材料和織物涂層等，具有良好的生理適應性、透氣性、防水透濕性以及一定的親水性，有著廣泛的應用前景；聚偏氟乙烯具有良好的物理化學性能，是常用的制膜材料；熔體紡絲制備的PU/PVDF共混中空纖維膜為對稱結構的中空纖維膜,PU與PVDF較差的熱力學相容性有助于界面微孔的形成.拉伸增大了所得膜截面的孔洞尺寸,有效地提高了所得膜孔的通透性.所得PU/PVDF共混中空纖維膜表現(xiàn)出明顯的壓力響應性,且隨拉伸倍數(shù)的提高，PU/PVDF共混中空纖維膜微孔的回復性有所改善。但是中空纖維膜微孔的回復性得到改善的同時，對雜質的過濾性能也會相應減弱。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決上述技術問題，本發(fā)明的提供一種中空纖維膜及其制備方法。所述中空纖維膜的膜中含有氣凝膠粉末，所述氣凝膠粉末比表面積大，吸附性強，特別還具有極強的親油性，能有效吸附分子量小的有機質，在保證中空纖維膜孔徑隨環(huán)境變化的同時有效吸附過濾掉雜質。所述中空纖維膜的制備方法簡單，避免了大量極性溶劑的使用，防止紡絲時溶劑揮發(fā)帶來的環(huán)境污染。
本發(fā)明的技術方案如下：一種中空纖維膜，其特征在于，按以下重量份的原料制備而成：聚氨酯20-40、聚偏氟乙烯樹脂30-50和氣凝膠粉末5-15。
所述聚氨酯為熱塑型聚氨酯，所述熱塑型聚氨酯的重均分子量40000-60000。
所述聚偏氟乙烯樹脂的重均分子量100000-200000。
所述氣凝膠粉末為二氧化硅氣凝膠粉末。
所述氣凝膠粉末的粒徑為1-3微米，氣凝膠粉末的比表面積為800-1000㎡/g、孔隙率80-99.8％、平均孔徑50nm。
一種制備中空纖維膜的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
1)將20-40重量份的聚氨酯、30-50重量份的聚偏氟乙烯樹脂投入錐形雙螺旋混合機中充分共混，取出后將共混物置于鼓風干燥機中干燥；
2)將步驟1)中干燥后的共混物經雙螺桿擠出機擠出造粒；
3)將步驟2)中造粒所得的顆粒與5-15重量份的氣凝膠粉末一起投入到錐形雙螺旋混合機中混勻；
4)再將步驟3)中混勻后的物料通過單螺桿擠出機熔融，所述單螺桿擠出機連接有噴絲頭組件，所述噴絲頭組件包括噴絲泵和噴絲頭，所述單螺桿擠出機將熔融好的物料通過噴絲泵打入噴絲頭，得到中空纖維膜。
所述步驟1)中鼓風干燥機的溫度為50-80℃，干燥時間為8-12h。
所述步驟2)中造粒所得的顆粒粒徑為0.1-0.3㎜。
所述步驟4)中單螺桿擠出機的加料段的溫度為20-90℃、壓縮段的溫度為120-160℃、均化段的溫度為160-240℃、機頭溫度為240-280℃。
本發(fā)明的有益效果：所述氣凝膠粉末置于聚氨酯和聚偏氟乙烯樹脂網狀結構之中，所述氣凝膠粉末比表面積大，吸附性強，特別還具有極強的親油性，能有效吸附分子量小的有機質，當中空纖維膜孔徑隨環(huán)境變化時膜的孔徑增大，位于孔徑邊緣處以及孔徑內的氣凝膠粉末分子吸附住有機質，有效過濾掉雜質。所述中空纖維膜的制備方法簡單，僅利用聚偏氟乙烯適中的熔點和高分解溫度及氣凝膠粉末超強的耐熱性，用熔融后流動性能更好的聚偏氟乙烯帶動熔融的聚氨酯進行紡絲，避免了大量極性溶劑的使用，防止紡絲時溶劑揮發(fā)帶來的環(huán)境污染。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種中空纖維膜及其制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說明。
氣凝膠是一種非常多孔材料，在已知的固體中其孔隙率最高。本發(fā)明所述的氣凝膠粉末為具有代表性的二氧化硅氣凝膠，所述氣凝膠粉末具有多孔結構，氣凝膠粉末的內部空間大部分是空的，使氣凝膠粉末表現(xiàn)出一些引人注意的特性，氣凝膠導熱系數(shù)0.013-0.019，孔隙率80-99.8％平均孔徑50nm，疏水率99.8％，具有極好的吸附性能。
本發(fā)明實施例中的氣凝膠粉末來源于深圳中凝科技有限公司，其他原料來自廣州市威?；た萍加邢薰?。
實施例1
一種中空纖維膜，按以下原料制備而成：聚氨酯20㎏、聚偏氟乙烯樹脂30㎏和氣凝膠粉末5㎏。其中聚氨酯為熱塑型聚氨酯，所述熱塑型聚氨酯的重均分子量40000，聚偏氟乙烯樹脂的重均分子量100000，氣凝膠粉末為二氧化硅氣凝膠粉末，所述氣凝膠粉末的粒徑為1微米，比表面積為800㎡/g、孔隙率80％、平均孔徑50nm。
一種制備中空纖維膜的方法，具體包括以下步驟：
1)將20㎏的聚氨酯、30㎏的聚偏氟乙烯樹脂投入錐形雙螺旋混合機中充分共混，取出后將共混物置于鼓風干燥機中干燥；
2)將步驟1)中干燥后的共混物經雙螺桿擠出機擠出造粒；
3)將步驟2)中造粒所得的顆粒與5㎏的氣凝膠粉末一起投入到錐形雙螺旋混合機中混勻；
4)再將步驟3)中混勻后的物料通過單螺桿擠出機熔融，所述單螺桿擠出機連接有噴絲頭組件，所述噴絲頭組件包括噴絲泵和噴絲頭，所述單螺桿擠出機將熔融好的物料通過噴絲泵打入噴絲頭，得到中空纖維膜。
步驟1)中鼓風干燥機的溫度為50℃，干燥時間為8h。
步驟2)中造粒所得的顆粒粒徑為0.1㎜。
步驟4)中單螺桿擠出機的加料段的溫度為20℃、壓縮段的溫度為120℃、均化段的溫度為160℃、機頭溫度為240℃。
實施例1所制得的中空纖維膜，纖維內外徑：1mm/1.7mm；單位膜面積水通量：500L/平方(2kg壓力)；最大透膜壓差：0.3MPa；懸浮物，有機質微粒(>0.05μm)：100％去除；微生物、病原體：99.99％去除。
實施例2
一種中空纖維膜，按以下原料制備而成：聚氨酯30㎏、聚偏氟乙烯樹脂40㎏和氣凝膠粉末10㎏。其中聚氨酯為熱塑型聚氨酯，所述熱塑型聚氨酯的重均分子量50000，聚偏氟乙烯樹脂的重均分子量150000，氣凝膠粉末為二氧化硅氣凝膠粉末，所述氣凝膠粉末的粒徑為2微米，比表面積為900㎡/g、孔隙率90％、平均孔徑50nm。
一種制備中空纖維膜的方法，具體包括以下步驟：
1)將30㎏的聚氨酯、40㎏的聚偏氟乙烯樹脂投入錐形雙螺旋混合機中充分共混，取出后將共混物置于鼓風干燥機中干燥；
2)將步驟1)中干燥后的共混物經雙螺桿擠出機擠出造粒；
3)將步驟2)中造粒所得的顆粒與10㎏的氣凝膠粉末一起投入到錐形雙螺旋混合機中混勻；
4)再將步驟3)中混勻后的物料通過單螺桿擠出機熔融，所述單螺桿擠出機連接有噴絲頭組件，所述噴絲頭組件包括噴絲泵和噴絲頭，所述單螺桿擠出機將熔融好的物料通過噴絲泵打入噴絲頭，得到中空纖維膜。
步驟1)中鼓風干燥機的溫度為65℃，干燥時間為10h。
步驟2)中造粒所得的顆粒粒徑為0.2㎜。
步驟4)中單螺桿擠出機的加料段的溫度為60℃、壓縮段的溫度為130℃、均化段的溫度為200℃、機頭溫度為260℃。
實施例2所制得的中空纖維膜，纖維內外徑：1mm/1.7mm；單位膜面積水通量：500L/平方(2kg壓力)；最大透膜壓差：0.3MPa；懸浮物，有機質微粒(>0.05μm)：100％去除；微生物、病原體：99.99％去除。
實施例3
一種中空纖維膜，按以下原料制備而成：聚氨酯40㎏、聚偏氟乙烯樹脂50㎏和氣凝膠粉末15㎏。其中聚氨酯為熱塑型聚氨酯，所述熱塑型聚氨酯的重均分子量60000，聚偏氟乙烯樹脂的重均分子量200000，氣凝膠粉末為二氧化硅氣凝膠粉末，所述氣凝膠粉末的粒徑為3微米，比表面積為1000㎡/g、孔隙率99.8％、平均孔徑50nm。
一種制備中空纖維膜的方法，具體包括以下步驟：
1)將40㎏的聚氨酯、50㎏的聚偏氟乙烯樹脂投入錐形雙螺旋混合機中充分共混，取出后將共混物置于鼓風干燥機中干燥；
2)將步驟1)中干燥后的共混物經雙螺桿擠出機擠出造粒；
3)將步驟2)中造粒所得的顆粒與15㎏的氣凝膠粉末一起投入到錐形雙螺旋混合機中混勻；
4)再將步驟3)中混勻后的物料通過單螺桿擠出機熔融，所述單螺桿擠出機連接有噴絲頭組件，所述噴絲頭組件包括噴絲泵和噴絲頭，所述單螺桿擠出機將熔融好的物料通過噴絲泵打入噴絲頭，得到中空纖維膜。
步驟1)中鼓風干燥機的溫度為80℃，干燥時間為12h。
步驟2)中造粒所得的顆粒粒徑為0.3㎜。
步驟4)中單螺桿擠出機的加料段的溫度為90℃、壓縮段的溫度為160℃、均化段的溫度為240℃、機頭溫度為280℃。
實施例3所制得的中空纖維膜，纖維內外徑：1mm/1.7mm；單位膜面積水通量：500L/平方(2kg壓力)；最大透膜壓差：0.3MPa；懸浮物，有機質微粒(>0.05μm)：100％去除；微生物、病原體：99.99％去除。
綜上所述，本發(fā)明提供一種中空纖維膜及其制備方法，所述氣凝膠粉末比表面積為800-1000㎡/g，、孔隙率80-99.8％、平均孔徑50nm，比活性炭等物質吸附性更強，特別還具有極強的親油性，能有效吸附分子量小的有機質。所述中空纖維膜的制備方法簡單，僅利用聚偏氟乙烯適中的熔點和高分解溫度及氣凝膠粉末超強的耐熱性，用熔融后流動性能更好的聚偏氟乙烯帶動熔融的聚氨酯進行紡絲，避免了大量極性溶劑制備鑄膜液的過程。
應當理解的是，本發(fā)明的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。