一种中空纤维膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种中空纤维膜，按以下重量份的原料制备而成：聚氨酯20‑40、聚偏氟乙烯树脂30‑50和气凝胶粉末5‑15。气凝胶粉末为二氧化硅气凝胶粉末，粒径为1‑3微米，气凝胶粉末的比表面积为800‑1000㎡/g、孔隙率80‑99.8％、平均孔径50nm；一种制备中空纤维膜的方法，1)将聚氨酯、聚偏氟乙烯树脂投入锥形双螺旋混合机中充分共混；2)将步骤1)中干燥后的共混物经双螺杆挤出机挤出造粒；3)将步骤2)中造粒所得的颗粒与气凝胶粉末一起投入到锥形双螺旋混合机中混匀；4)再将步骤3)中混匀后的物料通过单螺杆挤出机熔融，再喷丝得到中空纤维膜。所述中空纤维膜的膜的膜孔径随环境变化的同时有效过滤掉杂质，制备方法简单，避免了大量极性溶剂的使用。

Hollow fiber membrane and preparation method thereof

The invention discloses a hollow fiber membrane, according to the following parts by weight of the prepared polyurethane: 40, 20 polyvinylidene fluoride resin 30 and 50 gel powder 5 15. Aerogel powder silica aerogel powder, particle size of 1 3 micron, aerogel powder specific surface area of 800 square meters, 1000 /g 80 99.8% porosity and average pore diameter of 50nm; a method for preparing hollow fiber membrane, 1) polyurethane, polyvinylidene fluoride resin into the cone double screw mixing machine fully blend; 2) step 1) blends dried by a twin-screw extruder granulation; 3) in step 2) in the granulation particles and aerogel powder together into a conical twin-screw mixer in the mixing; 4) to step 3) in mixed the material through the machine melting in single screw extruder, and then get the spinning of hollow fiber membrane. The membrane diameter of the membrane of the hollow fiber membrane is effectively filtered out of impurities while the environment changes, and the preparation method is simple, and the use of a large number of polar solvents is avoided.

【技术实现步骤摘要】
一种中空纤维膜及其制备方法
本专利技术涉及材料
，具体涉及一种中空纤维膜及其制备方法。
技术介绍
环境响应型膜是指孔径会随环境条件的变化而发生变化的一类膜,所述的环境条件包括压力、温度以及pH值等，通常这类膜称为闸膜,可用于有特定要求的分离体系。如果分离体系中膜的孔径可随透膜压力的变化而发生改变,则可在不同压力下得到不同的孔径以便分离不同的物质,同时当膜在一个压力下工作被污染后，可通过提高压力增大膜的孔径，从而较易洗去污染物，聚氨酯是近来受到关注的新型膜材料之一，它可用于工业过滤材料和织物涂层等，具有良好的生理适应性、透气性、防水透湿性以及一定的亲水性，有着广泛的应用前景；聚偏氟乙烯具有良好的物理化学性能，是常用的制膜材料；熔体纺丝制备的PU/PVDF共混中空纤维膜为对称结构的中空纤维膜,PU与PVDF较差的热力学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共混中空纤维膜表现出明显的压力响应性,且随拉伸倍数的提高，PU/PVDF共混中空纤维膜微孔的回复性有所改善。但是中空纤维膜微孔的回复性得到改善的同时，对杂质的过滤性能也会相应减弱。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的提供一种中空纤维膜及其制备方法。所述中空纤维膜的膜中含有气凝胶粉末，所述气凝胶粉末比表面积大，吸附性强，特别还具有极强的亲油性，能有效吸附分子量小的有机质，在保证中空纤维膜孔径随环境变化的同时有效吸附过滤掉杂质。所述中空纤维膜的制备方法简单，避免了大量极性溶剂的使用，防止纺丝时溶剂挥发带来的环境污染。本专利技术的技术方案如下：一种中空纤维膜，其特征在于，按以下重量份的原料制备而成：聚氨酯20-40、聚偏氟乙烯树脂30-50和气凝胶粉末5-15。所述聚氨酯为热塑型聚氨酯，所述热塑型聚氨酯的重均分子量40000-60000。所述聚偏氟乙烯树脂的重均分子量100000-200000。所述气凝胶粉末为二氧化硅气凝胶粉末。所述气凝胶粉末的粒径为1-3微米，气凝胶粉末的比表面积为800-1000㎡/g、孔隙率80-99.8％、平均孔径50nm。一种制备中空纤维膜的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：1)将20-40重量份的聚氨酯、30-50重量份的聚偏氟乙烯树脂投入锥形双螺旋混合机中充分共混，取出后将共混物置于鼓风干燥机中干燥；2)将步骤1)中干燥后的共混物经双螺杆挤出机挤出造粒；3)将步骤2)中造粒所得的颗粒与5-15重量份的气凝胶粉末一起投入到锥形双螺旋混合机中混匀；4)再将步骤3)中混匀后的物料通过单螺杆挤出机熔融，所述单螺杆挤出机连接有喷丝头组件，所述喷丝头组件包括喷丝泵和喷丝头，所述单螺杆挤出机将熔融好的物料通过喷丝泵打入喷丝头，得到中空纤维膜。所述步骤1)中鼓风干燥机的温度为50-80℃，干燥时间为8-12h。所述步骤2)中造粒所得的颗粒粒径为0.1-0.3㎜。所述步骤4)中单螺杆挤出机的加料段的温度为20-90℃、压缩段的温度为120-160℃、均化段的温度为160-240℃、机头温度为240-280℃。本专利技术的有益效果：所述气凝胶粉末置于聚氨酯和聚偏氟乙烯树脂网状结构之中，所述气凝胶粉末比表面积大，吸附性强，特别还具有极强的亲油性，能有效吸附分子量小的有机质，当中空纤维膜孔径随环境变化时膜的孔径增大，位于孔径边缘处以及孔径内的气凝胶粉末分子吸附住有机质，有效过滤掉杂质。所述中空纤维膜的制备方法简单，仅利用聚偏氟乙烯适中的熔点和高分解温度及气凝胶粉末超强的耐热性，用熔融后流动性能更好的聚偏氟乙烯带动熔融的聚氨酯进行纺丝，避免了大量极性溶剂的使用，防止纺丝时溶剂挥发带来的环境污染。具体实施方式本专利技术提供了一种中空纤维膜及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。气凝胶是一种非常多孔材料，在已知的固体中其孔隙率最高。本专利技术所述的气凝胶粉末为具有代表性的二氧化硅气凝胶，所述气凝胶粉末具有多孔结构，气凝胶粉末的内部空间大部分是空的，使气凝胶粉末表现出一些引人注意的特性，气凝胶导热系数0.013-0.019，孔隙率80-99.8％平均孔径50nm，疏水率99.8％，具有极好的吸附性能。本专利技术实施例中的气凝胶粉末来源于深圳中凝科技有限公司，其他原料来自广州市威希化工科技有限公司。实施例1一种中空纤维膜，按以下原料制备而成：聚氨酯20㎏、聚偏氟乙烯树脂30㎏和气凝胶粉末5㎏。其中聚氨酯为热塑型聚氨酯，所述热塑型聚氨酯的重均分子量40000，聚偏氟乙烯树脂的重均分子量100000，气凝胶粉末为二氧化硅气凝胶粉末，所述气凝胶粉末的粒径为1微米，比表面积为800㎡/g、孔隙率80％、平均孔径50nm。一种制备中空纤维膜的方法，具体包括以下步骤：1)将20㎏的聚氨酯、30㎏的聚偏氟乙烯树脂投入锥形双螺旋混合机中充分共混，取出后将共混物置于鼓风干燥机中干燥；2)将步骤1)中干燥后的共混物经双螺杆挤出机挤出造粒；3)将步骤2)中造粒所得的颗粒与5㎏的气凝胶粉末一起投入到锥形双螺旋混合机中混匀；4)再将步骤3)中混匀后的物料通过单螺杆挤出机熔融，所述单螺杆挤出机连接有喷丝头组件，所述喷丝头组件包括喷丝泵和喷丝头，所述单螺杆挤出机将熔融好的物料通过喷丝泵打入喷丝头，得到中空纤维膜。步骤1)中鼓风干燥机的温度为50℃，干燥时间为8h。步骤2)中造粒所得的颗粒粒径为0.1㎜。步骤4)中单螺杆挤出机的加料段的温度为20℃、压缩段的温度为120℃、均化段的温度为160℃、机头温度为240℃。实施例1所制得的中空纤维膜，纤维内外径：1mm/1.7mm；单位膜面积水通量：500L/平方(2kg压力)；最大透膜压差：0.3MPa；悬浮物，有机质微粒(>0.05μm)：100％去除；微生物、病原体：99.99％去除。实施例2一种中空纤维膜，按以下原料制备而成：聚氨酯30㎏、聚偏氟乙烯树脂40㎏和气凝胶粉末10㎏。其中聚氨酯为热塑型聚氨酯，所述热塑型聚氨酯的重均分子量50000，聚偏氟乙烯树脂的重均分子量150000，气凝胶粉末为二氧化硅气凝胶粉末，所述气凝胶粉末的粒径为2微米，比表面积为900㎡/g、孔隙率90％、平均孔径50nm。一种制备中空纤维膜的方法，具体包括以下步骤：1)将30㎏的聚氨酯、40㎏的聚偏氟乙烯树脂投入锥形双螺旋混合机中充分共混，取出后将共混物置于鼓风干燥机中干燥；2)将步骤1)中干燥后的共混物经双螺杆挤出机挤出造粒；3)将步骤2)中造粒所得的颗粒与10㎏的气凝胶粉末一起投入到锥形双螺旋混合机中混匀；4)再将步骤3)中混匀后的物料通过单螺杆挤出机熔融，所述单螺杆挤出机连接有喷丝头组件，所述喷丝头组件包括喷丝泵和喷丝头，所述单螺杆挤出机将熔融好的物料通过喷丝泵打入喷丝头，得到中空纤维膜。步骤1)中鼓风干燥机的温度为65℃，干燥时间为10h。步骤2)中造粒所得的颗粒粒径为0.2㎜。步骤4)中单螺杆挤出机的加料段的温度为60℃、压缩段的温度为130℃、均化段的温度为200℃、机头温度为260℃。实施例2所制得的中空纤维膜，纤维内外径：1mm/1.7mm；单位膜面积水通量：500L/平方(2kg压力)；最大透膜压差：0.3MPa；悬浮物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中空纤维膜，其特征在于，按以下重量份的原料制备而成：聚氨酯20‑40、聚偏氟乙烯树脂30‑50和气凝胶粉末5‑15。

【技术特征摘要】
1.一种中空纤维膜，其特征在于，按以下重量份的原料制备而成：聚氨酯20-40、聚偏氟乙烯树脂30-50和气凝胶粉末5-15。2.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜，其特征在于，所述聚氨酯为热塑型聚氨酯，所述热塑型聚氨酯的重均分子量40000-60000。3.根据权利要求2所述的一种中空纤维膜，其特征在于，所述聚偏氟乙烯树脂的重均分子量100000-200000。4.根据权利要求3所述的一种中空纤维膜，其特征在于，所述气凝胶粉末为二氧化硅气凝胶粉末。5.根据权利要求4所述的一种中空纤维膜，其特征在于，所述气凝胶粉末的粒径为1-3微米，气凝胶粉末的比表面积为800-1000㎡/g、孔隙率80-99.8％、平均孔径50nm。6.一种制备权利要求1-5中任一权利要求所述的中空纤维膜的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：1)将20-40重量份的聚氨酯、30-50重量份的聚偏氟乙烯树脂投入锥形双螺旋混合机中充分共混，取出...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天赋，彭战军，高海东，
申请(专利权)人：湖北硅金凝节能减排科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42