本发明专利技术公开了一种增强型聚间苯二甲酰间苯二胺中空纤维膜的制备方法。该制备方法采用以下工艺步骤：(1)中空编织管的制备：采用公知的二维编织技术将纤维编织成中空纤维管，并以该中空编织管作为增强型中空纤维膜的增强体；(2)PMIA铸膜液的制备：将完全干燥的PMIA树脂、添加剂、致孔剂在60-70℃下溶解于有机溶剂中，经过4-6h的搅拌后得到均一溶液，真空脱泡后得到PMIA铸膜液；(3)增强型PMIA中空纤维膜的制备：采用共挤出复合纺丝工艺，将步骤（1）得到的中空编织管与步骤（2）得到的PMIA铸膜液通过环形喷丝头共挤出，并使所述铸膜液均匀的涂覆在中空编织管表面，充分固化后，即得所述增强型PMIA中空纤维膜。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于膜制备
，具体为一种增强型聚间苯二甲酰间苯二胺中空纤维膜的制备方法。
技术介绍
聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)是一种典型的芳香族聚酰胺高聚物，其分子链上具有大量的酰胺基团，因此具有较强的电负性。亚苯基-酰胺之间和C-N键旋转的高能垒阻碍了聚间苯二甲酰间苯二胺分子链成为完全伸直链的构象，减弱了分子链的结晶度，因此相较于聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)，其加工制备工艺简单。同时，PMIA分子间氢键作用强烈，使其化学结构稳定，从而赋予PMIA优异的力学性能、耐高温和耐化学腐蚀等特性，因此作为分离膜材料具有较强的竞争优势。作为21世纪高新技术之一的膜分离技术，与传统的分离技术相比，它具有分离效率高、能耗低、无相变、不污染环境、便于与其他技术集成等突出优点。在当今世界能源、水资源短缺，水和环境污染日益严重的情况下，膜分离科学和技术的研究得到了世界各国的高度重视。随着膜技术应用领域的扩大，对膜材料性能的要求也越来越高，传统的溶液纺丝法所制备的中空纤维膜已不能满足膜分离技术应用发展的需求，尤其是力学强度不足的问题，因此，增强膜的应用和发展得到了越来越多的重视。申请号201110180993.1公开了一种PMIA中空纤维膜的制备方法，其采用干-湿法纺丝技术制备了PMIA中空纤维膜，但所制备中空纤维膜强度较低，无法满足在恶劣环境下的使用要求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种增强型聚间苯二甲酰间苯二胺中空纤维膜的制备方法。该制备方法以中空编织管为增强体，以PMIA铸膜液为表面分离层，制备增强型PMIA中空纤维膜。所得增强型PMIA中空纤维膜兼具较好的力学性能和较高界面结合强度，并且制备工艺过程简单，成本低，便于工业化实施等特点。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种增强型聚间苯二甲酰间苯二胺中空纤维膜的制备方法，该制备方法采用以下工艺步骤：(1)中空编织管的制备：采用公知的二维编织技术将纤维编织成中空纤维管，并以该中空编织管作为增强型中空纤维膜的增强体；所述纤维为PMIA长丝或PMIA长丝与PET长丝的混编长丝，PMIA长丝和PET长丝混编比例为1-5:0-5；(2)PMIA铸膜液的制备：将完全干燥的PMIA树脂、添加剂、致孔剂在60-70℃下溶解于有机溶剂中，经过4-6h的搅拌后得到均一溶液，真空脱泡后得到PMIA铸膜液；所述铸膜液的质量分数组成为：5-25％PMIA树脂、2-8％添加剂、2-10％致孔剂和57-91％有机溶剂，各组分之和为100％；所述添加剂为氯化钾、氯化钙、氯化氨、氯化锂、溴化锂、硝酸锂或高氯酸锂中的至少一种；所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙三醇或聚氧乙烯中的至少一种；所述有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；(3)增强型PMIA中空纤维膜的制备：采用共挤出复合纺丝工艺，将步骤(1)得到的中空编织管与步骤(2)得到的PMIA铸膜液通过环形喷丝头共挤出，并使所述铸膜液均匀的涂覆在中空编织管表面，纺丝速度为0.5-2.0m/min，纺丝温度为60-70℃，经过0-30cm的空气浴后进入0℃-80℃凝固浴固化，充分固化后，即得所述增强型PMIA中空纤维膜；所述凝固浴为水或者所述有机溶剂的水溶液，溶剂的质量分数为0-50％。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：(1)PMIA铸膜液体系中无机盐添加剂的加入，能够提供游离带负电的卤族离子，从而破坏PMIA大分子间的氢键作用，并形成新的络合结构，从而提高PMIA的溶解性能；否则PMIA在铸膜液体系中难以充分溶解。(2)本专利技术同时采用了表面预处理和混编等工艺，解决了异质增强膜界面结合强度低，同质增强膜易于形成致密区的技术问题，既能保证增强膜的界面结合强度，又能保证增强膜的通透性能，可以用于MBR等对于膜丝强度要求较高的膜
经表征，本专利技术所述的增强型中空纤维膜具有较好的自支撑和抗拉伸性能，其断裂强度均大于200MPa，且经过3-5h的超声清洗后，增强膜通量无明显变化，同时所制得增强型PMIA中空纤维膜具有优异的耐高温性能。(3)采用混编工艺，在保证芳香族聚酰胺中空纤维膜支撑体和表面分离层结合状态良好的前提下，降低了制备成本，利于增强膜的应用。(4)本专利技术所制备的增强膜具有较好的耐高温和耐腐蚀性能，可以用于特殊膜分离领域，例如，中药膜分离和高温废水处理等领域，应用前景光明。附图说明图1为增强型PMIA中空纤维膜实施例1的横截面扫描电镜形貌图。具体实施方式一种增强型PMIA中空纤维膜的制备方法，该制备方法采用以下工艺步骤：(1)中空编织管的制备：采用公知的二维编织技术将纤维编织成中空纤维管，并以该中空编织管作为增强型中空纤维膜的增强体；所述纤维为PMIA长丝或PMIA与聚酯(PET)长丝的混编长丝；其中PMIA和PET长丝的旦数在200-600D之间；PMIA长丝和PET长丝混编比例为1-5:0-5，优选混编比例为2:0、2:1、3:1、4:1、5:1、1:2、1:3、1:4、1:5；编织管直径为0.5-2.0mm。(2)PMIA铸膜液的制备：将完全干燥的PMIA树脂、添加剂和致孔剂在60-70℃下充分溶解于有机溶剂中，经过4-6h的搅拌后得到均一溶液，真空脱泡后制得PMIA铸膜液；各组分质量分数组成如下：PMIA树脂：5-25％；添加剂：2-8％；致孔剂：2-10％；有机溶剂：57-91％，各组分之和为100％；所述添加剂为氯化钾(KCl)、氯化钙(CaCl2)、氯化氨(NH4Cl)、氯化锂(LiCl)、溴化锂(LiBr)、硝酸锂(LiNO3)或高氯酸锂(LiClO4)中的至少一种，优选CaCl2和LiCl；所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙三醇或聚氧乙烯(PEO)中的至少一种，优选PVP和PEG；所述有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺(DMF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMAc)或N-甲基吡咯烷酮(DMSO)中的至少一种。(3)增强型PMIA中空纤维膜的制备：采用共挤出复合纺丝工艺，将步骤(1)得到的中空编织管与步骤(2)得到的PMIA铸膜液通过环形喷丝头共挤出，并使所述铸膜液均匀的涂覆在中空编织管表面，纺丝速度为0.5-2.0m/min，纺丝温度为60-70℃，经过0-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种增强型聚间苯二甲酰间苯二胺中空纤维膜的制备方法，该制备方法采用以下工艺步骤：(1) 中空编织管的制备：采用公知的二维编织技术将纤维编织成中空纤维管，并以该中空编织管作为增强型中空纤维膜的增强体；所述纤维为PMIA长丝或PMIA长丝与PET长丝的混编长丝，PMIA长丝和PET长丝混编比例为1‑5:0‑5；(2) PMIA铸膜液的制备：将完全干燥的PMIA树脂、添加剂、致孔剂在60‑70℃下溶解于有机溶剂中，经过4‑6h的搅拌后得到均一溶液，真空脱泡后得到PMIA铸膜液；所述铸膜液的质量分数组成为：5‑25%PMIA树脂、2‑8%添加剂、2‑10%致孔剂和57‑91%有机溶剂，各组分之和为100%；所述添加剂为氯化钾、氯化钙、氯化氨、氯化锂、溴化锂、硝酸锂或高氯酸锂中的至少一种；所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙三醇或聚氧乙烯中的至少一种；所述有机溶剂为N,N‑二甲基乙酰胺、N,N‑二甲基甲酰胺或N‑甲基吡咯烷酮中的至少一种；(3) 增强型PMIA中空纤维膜的制备：采用共挤出复合纺丝工艺，将步骤（1）得到的中空编织管与步骤（2）得到的PMIA铸膜液通过环形喷丝头共挤出，并使所述铸膜液均匀的涂覆在中空编织管表面，纺丝速度为0.5‑2.0m/min，纺丝温度为60‑70℃，经过0‑30cm的空气浴后进入0℃‑80℃凝固浴固化，充分固化后，即得所述增强型PMIA中空纤维膜；所述凝固浴为水或者所述有机溶剂的水溶液，溶剂的质量分数为0‑50%。...
【技术特征摘要】
1.一种增强型聚间苯二甲酰间苯二胺中空纤维膜的制备方法，该制备方法采用以下工艺步骤：
(1)中空编织管的制备：采用公知的二维编织技术将纤维编织成中空纤维管，并以该中空编织管作为增强型中空纤维膜的增强体；所述纤维为PMIA长丝或PMIA长丝与PET长丝的混编长丝，PMIA长丝和PET长丝混编比例为1-5:0-5；
(2)PMIA铸膜液的制备：将完全干燥的PMIA树脂、添加剂、致孔剂在60-70℃下溶解于有机溶剂中，经过4-6h的搅拌后得到均一溶液，真空脱泡后得到PMIA铸膜液；所述铸膜液的质量分数组成为：5-25%PMIA树脂、2-8%添加剂、2-10%致孔剂和57-91%有机溶剂，各组分之和为100%；
所述添加剂为氯化钾、氯化钙、氯化氨、氯化锂、溴化锂、硝酸锂或高氯酸锂中的至少一种；所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙三醇或聚氧乙烯中的至少一种；所述有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；
(3)增强型PMIA中空纤维膜的制备：采用共挤出复合纺丝工艺，将步骤（1）得到的中空编织管与步骤（2）得到的PMIA铸膜液通过环形喷丝头共挤出，并使所述铸膜液均匀的涂覆在中空编织管表面，纺丝速度为0.5-2.0...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖长发，陈明星，王纯，刘海亮，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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