多孔中空丝膜制造技术

技术编号:16108078 阅读:69 留言:0更新日期:2017-08-30 01:51
本发明专利技术的目的在于提供一种在维持高的纯水透过性能的同时具有高强度的多孔中空丝膜。本发明专利技术的多孔中空丝膜是包含氟树脂系高分子的多孔中空丝膜,具有沿多孔中空丝膜的纵向取向的柱状组织,氟树脂系高分子的分子链沿多孔中空丝膜的纵向取向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多孔中空丝膜
本专利技术涉及适于饮用水制造、工业用水制造、净水处理、排水处理、海水淡化、工业用水制造等各种水处理的多孔中空丝膜。
技术介绍
近年来,多孔膜已在净水处理、排水处理等水处理领域、血液净化等医疗用途、食品工业领域、电池用隔膜、带电膜、燃料电池用电解质膜等多个方面被利用。尤其是在饮用水制造领域及工业用水制造领域、即净水处理用途、排水处理用途及海水淡化用途等水处理领域中,作为以往的沙过滤、凝集沉淀、蒸发法等的代替,或为了提高处理水质,已逐渐使用多孔膜。在这些领域中,处理水量大,因此,若多孔膜的透水性能优异,则可减少膜面积,装置变得紧凑,因而能节约设备费,从膜更换费用、设置面积方面考虑也变得有利。对于水处理用的多孔膜而言,使用与被处理水中含有的分离对象物质的大小对应的膜。通常,由于自然水含有大量的浊质成分,因此,通常使用用于除去水中的浊质成分的微滤膜、超滤膜。在水处理中,出于将透过水进行杀菌、防止分离膜的生物污损(biofouling)的目的,有时向分离膜组件部分中添加次氯酸钠等杀菌剂;或者作为分离膜的药液清洗,用盐酸、柠檬酸、草酸等酸、氢氧化钠水溶液等碱、氯、表面活性剂等对分离膜进行清洗。因此,近年来,作为耐化学药品性高的原材料,开发并利用了使用了以聚偏二氟乙烯为代表的氟树脂系高分子的分离膜。另外,在净水处理领域中,隐孢子虫等具有耐氯性的病原性微生物混入饮用水的问题从20世纪末开始显露出来,对于多孔中空丝膜,要求不发生膜破裂而混入原水这样的高强度。此前,为了得到高透水性且高伸长性的耐化学药品性高的多孔中空丝膜,已提出了多种方法。例如,专利文献1中公开了使用了氟树脂系高分子的湿式溶液法。具体而言,专利文献1中,在远低于氟树脂系高分子的熔点的温度下,将使氟树脂系高分子溶解于良溶剂中而得到的聚合物溶液从喷丝头挤出,使该聚合物溶液与含有氟树脂系高分子的非溶剂的液体接触,从而通过非溶剂致相分离而形成非对称多孔结构。然而,对于湿式溶液法而言,存在下述这样的问题:难以在膜厚方向均匀地引起相分离,形成包含大孔的非对称三维网络结构的膜,因而强度不充分。另外,存在以下这样的缺点:影响膜结构、膜性能的制膜条件因素多,因此,难以进行制膜工序的控制,也缺乏再现性。专利文献2中公开了一种熔融取出法。具体而言,专利文献2中记载了以下的方法。通过在氟树脂系高分子中熔融混炼无机微粒和有机液状物,从而得到制膜原液。在氟树脂系高分子的熔点以上的温度下,将该制膜原液从喷丝头挤出并进行冷却固化。然后,通过提出有机液状物和无机微粒从而形成多孔结构。在熔融提出法的情况下,容易进行空孔性的控制,不形成大孔,可得到比较均匀的三维网络结构的膜。然而,强度不充分,另外,在无机微粒的分散性差的情况下,存在产生针孔之类的缺陷的可能性。此外,熔融提出法还具有制造成本非常高这样的缺陷。专利文献3中也公开了一种熔融提出法。专利文献3中,使用重均分子量不同的2种氟树脂系高分子,添加增塑剂和良溶剂,熔融挤出成中空丝膜状,进行冷却固化后,将增塑剂提出,进一步进行拉伸,从而得到确认到结晶取向部和结晶非取向部混合存在的多孔中空丝膜。专利文献4中公开了一种将含有氟树脂系高分子及其不良溶剂、且温度为相分离温度以上的氟树脂系高分子溶液吐出至相分离温度以下的冷却浴中而使其凝固、从而得到中空丝膜的方法。此外,专利文献5中,通过使由氟树脂系高分子形成的多孔中空丝膜的沿长度方向取向的直径为0.9μm以上3μm以下的纤维状组织占多孔中空丝膜整体的30%以上,从而得到强度、纯水透过性能优异的多孔中空丝膜。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特公平1-22003号公报专利文献2:日本专利第2899903号公报专利文献3:日本专利第4885539号公报专利文献4:国际公开第03/031038号专利文献5:日本特开2006-297383号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题对于专利文献3的多孔中空丝膜而言,难以在维持实用的纯水透过性能的同时实现高强度。另外,专利文献4及5中得到的多孔中空丝膜也可观察到强度提高,但仍不充分。本专利技术者们鉴于上述以往技术的课题,目的在于提供一种多孔中空丝膜,所述多孔中空丝膜使用耐化学药品性高的氟树脂系高分子,在维持高纯水透过性能的同时具有高强度。用于解决课题的手段本专利技术采用以下的(1)~(11)的构成。(1)一种多孔中空丝膜,所述多孔中空丝膜含有氟树脂系高分子,且具有沿上述多孔中空丝膜的纵向取向的柱状组织,上述氟树脂系高分子的分子链沿上述多孔中空丝膜的纵向取向,基于下述式(1)算出的分子链的取向度π为0.4以上且小于1.0。取向度π=(180°-H)/180°(1)(其中,H为广角X射线衍射图像的圆周方向的衍射强度分布的半峰宽(°)。)(2)根据上述(1)所述的多孔中空丝膜,其中,上述柱状组织的横向长度为0.5μm以上3μm以下,并且,该柱状组织的纵横比为3以上。(3)根据上述(1)或(2)所述的多孔中空丝膜,其中,上述柱状组织的粗细均匀性为0.60以上。(4)根据上述(1)~(3)中任一项所述的多孔中空丝膜,其中,上述半峰宽H为沿圆周方向对基于广角X射线衍射测定而得的来自聚偏二氟乙烯的(110)面的结晶峰(2θ=20.4°)进行扫描而得到的强度分布的半峰宽。(5)根据上述(1)~(4)中任一项所述的多孔中空丝膜,沿上述多孔中空丝膜的纵向在间隔为1cm的测定点进行广角X射线衍射测定时,在80%以上的上述测定点,上述取向度π为0.4以上且小于1.0。(6)根据上述(1)~(5)中任一项所述的多孔中空丝膜,其中,上述氟树脂系高分子为聚偏二氟乙烯,利用拉曼光谱法得到的分子链的拉曼取向参数ν为3.0以上。(7)根据上述(1)~(6)中任一项所述的多孔中空丝膜,其中,空隙率为50%以上80%以下。(8)根据上述(1)~(7)中任一项所述的多孔中空丝膜,其中,50kPa、25℃条件下的纯水透过性能为0.7m3/m2/hr以上,断裂强度为25MPa以上。(9)根据上述(1)~(8)中任一项所述的多孔中空丝膜,其是利用热致相分离形成的。(10)一种多孔中空丝膜的制造方法,其具有下述工序1)和工序2)。工序1):利用热致相分离,由含有氟树脂系高分子的制膜原液形成多孔中空丝,所述多孔中空丝具有沿长度方向取向、并且具有0.60以上且小于1.00的粗细均匀性的柱状组织,工序2):将上述1)中得到的多孔中空丝沿纵向拉伸2.0倍以上5.0倍以下。(11)根据上述(10)所述的多孔中空丝膜的制造方法,其中,上述工序1)的热致相分离具有下述a)及b)冷却工序中的至少一者。工序a):将上述制膜原液浸于温度Tb满足Tc-30℃<Tb≤Tc的冷却浴中,工序b):将上述制膜原液浸于温度Tb1满足Tb1≤Tc-30℃的冷却浴中,然后浸于温度Tb2满足Tc-30℃<Tb2≤Tc的冷却浴中。(其中,Tc为上述含有氟树脂系高分子的制膜原液的结晶温度。)专利技术的效果通过本专利技术,可提供在具有由耐化学药品性高的氟树脂系高分子带来的优异的化学耐久性的同时、兼具优异的物理耐久性和高的纯水透过性能的多孔中空丝膜。附图说明[图1]图1为表示实施例4和比较例1的多孔中空丝膜的2θ=20.4°时的方位角方向的强度分布的图。本文档来自技高网
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多孔中空丝膜

【技术保护点】
一种多孔中空丝膜,其含有氟树脂系高分子,其具有沿所述多孔中空丝膜的纵向取向的柱状组织,所述氟树脂系高分子的分子链沿所述多孔中空丝膜的纵向取向,基于下述式(1)算出的分子链的取向度π为0.4以上且小于1.0,取向度π=(180°‑H)/180° (1)其中,H为广角X射线衍射图像的圆周方向的衍射强度分布的半峰宽,单位为°。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.26 JP 2014-2643451.一种多孔中空丝膜,其含有氟树脂系高分子,其具有沿所述多孔中空丝膜的纵向取向的柱状组织,所述氟树脂系高分子的分子链沿所述多孔中空丝膜的纵向取向,基于下述式(1)算出的分子链的取向度π为0.4以上且小于1.0,取向度π=(180°-H)/180°(1)其中,H为广角X射线衍射图像的圆周方向的衍射强度分布的半峰宽,单位为°。2.根据权利要求1所述的多孔中空丝膜,其中,所述柱状组织的横向长度为0.5μm以上3μm以下,并且,该柱状组织的纵横比为3以上。3.根据权利要求1或2所述的多孔中空丝膜,其中,所述柱状组织的粗细均匀性为0.60以上。4.根据权利要求1~3中任一项所述的多孔中空丝膜,其中,所述半峰宽H为沿圆周方向对基于广角X射线衍射测定而得的来自聚偏二氟乙烯的110面的结晶峰2θ=20.4°进行扫描而得到的强度分布的半峰宽。5.根据权利要求1~4中任一项所述的多孔中空丝膜,沿所述多孔中空丝膜的纵向在间隔为1cm的测定点进行广角X射线衍射测定时,在80%以上的所述测定点,所述取向度π为0.4以上且小于1.0。6.根据权利要求1~5中任一项所述的多孔中空丝膜,其中,所述氟树...

【专利技术属性】
技术研发人员:花川正行岩井健太石崎利之北出有木村将弘
申请(专利权)人:东丽株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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