一种编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：（1）将聚偏氟乙烯长丝和PET长丝以S捻的方式制备S捻复丝纱，再将所述S捻复丝纱加捻成束后编制成中空编织管，其中，裸露在所述中空编织管的表面的所述聚偏氟乙烯长丝呈点状且均匀分布；（2）将聚偏氟乙烯、添加剂溶解在溶剂中，制成铸膜液；（3）将所述中空编织管与所述铸膜液通过喷丝头挤出，使所述铸膜液涂覆在所述中空编织管的表面，得到膜丝，然后使所述膜丝在凝固浴中发生相转化，即得所述编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜；本发明专利技术的改进型聚偏氟乙烯中空纤维膜具有力学性能优异、剥离强度大同时还能兼具水通量好，亲水性强的优点。

Method for preparing braided tube reinforced polyvinylidene fluoride hollow fiber membrane

The invention discloses a method for preparing a braided tube reinforced PVDF hollow fiber membrane, the preparation method comprises the following steps: (1) the PVDF filament and PET filament with S twist prepared S twist multifilament yarn, and then the S twist multifilament yarn a beam made of hollow braided tube, which exposed on the surface of the hollow braided tube of the PVDF filament was dotted with uniform distribution; (2) polyvinylidene fluoride, the additive is dissolved in the solvent, made of casting solution; (3) the hollow braided tube and the casting solution through a spinneret extrusion, the casting solution is coated on the surface of the hollow tube, and then get the membrane, the membrane occurs in the coagulation bath phase transformation, to obtain the braided tube reinforced PVDF hollow fiber membrane; improved the the invention of Poly PVDF hollow fiber membrane has excellent mechanical properties and peel strength. It also has the advantages of good water flux and strong hydrophilicity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分离膜制备
，具体涉及一种编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法。
技术介绍
膜分离技术在追求可持续发展的现代社会中有极其重要的作用，其在水处理领域中尤其重要。分离膜是膜分离技术的核心，其包括平板膜、卷式膜、中空纤维膜等多种形式的膜，其中中空纤维膜由于装填密度大、比表面积大、成本低等优点应用广泛。随着工业的发展及水体的复杂化，传统的中空纤维膜已不能满足使用的要求，尤其在MBR等污染严重的水处理领域，由于使用过程中经常需要进行爆气、反冲洗，传统膜丝易发生断丝现象，所以制备高强度的中空纤维膜具有重要的意义。聚偏氟乙烯具有良好的抗腐蚀性、抗老化性、热稳定性、成膜性及强度等性能，因此是一种良好的制膜材料，但PVDF中空纤维膜仍然无法满足MBR等水处理领域对膜丝强度的高要求，在使用过程中存在断丝现象。目前，制备高强度的PVDF中空纤维膜的主要方法为热致相分离法及增强型中空纤维膜法，其中增强型中空纤维膜法以综合成本低、性能高等优点受到广泛关注，支撑管增强型中空纤维膜是应用最为广泛的一种方法。然而，目前的支撑管增强型中空纤维膜普遍存在皮层与支撑层之间的结合力差，易发生剥离的缺点，在一些特殊环境下，目前的中空纤维膜也或多或少的存在一些断丝现象。为改善支撑管增强型中空纤维膜的易剥离以及高强度环境下的断丝的缺点，相关领域的技术人员做了广泛研究。如中国专利CN106139912A对编织管进行预处理，在其表面接枝聚醚软链段，利用聚醚软链段与铸膜液共溶的作用提高聚酯编织管与PVDF皮层之间的粘结力，但接枝的稳定性及均匀性都很难保证，所以粘结力的提高程度也有限，且制备工艺较为复杂。又如专利CN102600733B公开了一种同质增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，该制备方法采用以下工艺：（1）制备增强体基膜；以熔融纺丝方法制备膜孔径0.2-5μm的聚偏氟乙烯中空纤维膜，并以该中空纤维膜作为同质增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的增强体基膜；（2）制备聚偏氟乙烯铸膜液；聚偏氟乙烯铸膜液的质量分数组成为：聚偏氟乙烯6-20；亲水性聚合物或亲水性无机粒子0.6-2；成孔剂6-10；溶剂68-87.4，将上述各组分混合于70-90℃的水浴中，搅拌3-4小时溶解后，真空脱泡，即得到均匀的聚偏氟乙烯铸膜液；所述亲水性聚合物为聚丙烯腈或聚乙烯醇；亲水性无机粒子为亲水性二氧化硅；所述成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或吐温-80；所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或二甲基亚砜；（3）制备同质增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜；先将聚偏氟乙烯铸膜液通过纺丝喷丝头均匀涂覆于增强体基膜表面，然后把该基膜在导丝辊牵引下挤出纺丝成膜，再经5-20cm长的空气间隙，浸入超滤水凝固浴中凝固，即得到所述同质增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜；所述牵引速度为5-25cm/min。此专利中以PVDF中空纤维膜作为增强基体，虽然在一定程度上提高支撑体管与皮层之间的粘结力，但支撑管的孔径较小，孔的连通性也比编织管差，所以其水通量会相应降低，同时中空纤维膜的力学性能也较难以满足高强度的处理环境，且支撑体的成本较高，因此不适宜大规模生产使用。又如专利WO2013133926A以PET/PVDF芯-鞘结构的长纱代替部分PET长纱制备编织管，从而提高增强膜的可剥离强度，但该方法首先要制备PET/PVDF芯-鞘结构的长纱，制备工艺比较复杂，且未公开具体制作方法，用该方法制备的编织管不能保证其PVDF的成分均匀的分布在表面，导致编织管与皮层间的粘结力不均匀，从而导致膜性能不稳定。又如中国专利CN106861462A公开了一种复合编织管增强PVDF中空纤维膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将PVDF纤维丝和其他材质纤维丝混合编制成PVDF纤维丝与其他材质纤维丝相互穿插的复合编织管，以该中空编织管作为中空纤维膜的增强体；所述的其他材质纤维丝是指PET、PA、PE、PP、PES、PS、PTFE及玻璃一种或几种混合材料制成的长细丝；所述的PVDF纤维丝是指以PVDF为原料制备的纤维丝；(2)将PVDF树脂、溶剂和添加剂按照5～20％、65～83％、1～15％的质量百分比加热配制成均质铸膜液；所述的溶剂是指N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基砒咯烷酮和二甲基甲酰胺中的一种、两种或三种组合；所述的加热是指经过加热至50～140℃，时间为1～10小时得到铸膜液；(3)利用喷丝模具，将铸膜液和经过预热处理的复合编织管穿过并涂覆，经过空气段后进入凝胶浴，最终得到PVDF中空纤维膜；所述的经过预热处理的复合编织管是指对复合编织管进行加热处理，复合编织管温度达到30～100℃。此专利虽然公开了将PVDF纤维丝和其他材质纤维丝直接混合编制复合编织管，再将同质铸膜液涂覆在复合编织管上，但是从其性能测试结果可以得出膜丝与支撑层的粘结力一般，强力也较小，约为50N，并不足以满足高强度的现实需求，且其制备方法较为繁琐，需要对所述复合编织管进行预热处理，复合编织管的温度还需达到30~100℃才能涂覆铸膜液，耗时费力，增加了生产成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种力学性能优异、剥离强度大同时还能兼具水通量好，亲水性强的改进型聚偏氟乙烯中空纤维膜。为解决以上技术问题，本专利技术采取的一种技术方案如下：一种编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：（1）将聚偏氟乙烯长丝和PET长丝以S捻的方式制备S捻复丝纱，再将所述S捻复丝纱加捻成束后编制成中空编织管，其中，裸露在所述中空编织管的表面的所述聚偏氟乙烯长丝呈点状且均匀分布；（2）将聚偏氟乙烯、添加剂溶解在溶剂中，制成铸膜液；（3）将所述中空编织管与所述铸膜液通过喷丝头挤出，使所述铸膜液涂覆在所述中空编织管的表面，得到膜丝，然后使所述膜丝在凝固浴中发生相转化，即得所述编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜。步骤（1）中所述S捻复丝纱加捻成束后可通过纺织领域中通常的编织技术编制成中空编织管。根据本专利技术的一个优选方面，所述聚偏氟乙烯长丝的纤度为20-500旦，所述PET长丝的纤度为20-600旦。根据本专利技术的一个优选方面，在所述S捻复丝纱中，所述聚偏氟乙烯长丝与所述PET长丝的数量比为1:1-4。更优选地，所述聚偏氟乙烯长丝与所述PET长丝的数量比为1:1-3。在本专利技术的一些具体实施方式中，所述中空编织管由8-58根所述S捻复丝纱编制而成，其中所述S捻复丝纱的纤度为150-800旦。在本专利技术的一些具体实施方式中，所述中空编织管的外径为0.9-2.8mm，内径为0.6-2.5mm。在本专利技术的一些具体实施方式中，优选地，在步骤（2）中，所述聚偏氟乙烯占所述铸膜液的质量含量为7-30%。更优选地，所述聚偏氟乙烯占所述铸膜液的质量含量为10-25%。进一步优选地，所述聚偏氟乙烯占所述铸膜液的质量含量为14-20%。在本专利技术的一些具体实施方式中，优选地，在步骤（2）中，所述的添加剂为有机添加剂和/或无机添加剂，所述添加剂占所述铸膜液的质量含量为8-30%。更优选地，所述添加剂为有机添加剂和无机添加剂的组合；所述添加剂占所述铸膜液的质量含量为8-20%。根据上述方案的一些优选方面，所述有机添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：（1）将聚偏氟乙烯长丝和PET长丝以S捻的方式制备S捻复丝纱，再将所述S捻复丝纱加捻成束后编制成中空编织管，其中，裸露在所述中空编织管的表面的所述聚偏氟乙烯长丝呈点状且均匀分布；（2）将聚偏氟乙烯、添加剂溶解在溶剂中，制成铸膜液；（3）将所述中空编织管与所述铸膜液通过喷丝头挤出，使所述铸膜液涂覆在所述中空编织管的表面，得到膜丝，然后使所述膜丝在凝固浴中发生相转化，即得所述编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜。

【技术特征摘要】
1.一种编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：（1）将聚偏氟乙烯长丝和PET长丝以S捻的方式制备S捻复丝纱，再将所述S捻复丝纱加捻成束后编制成中空编织管，其中，裸露在所述中空编织管的表面的所述聚偏氟乙烯长丝呈点状且均匀分布；（2）将聚偏氟乙烯、添加剂溶解在溶剂中，制成铸膜液；（3）将所述中空编织管与所述铸膜液通过喷丝头挤出，使所述铸膜液涂覆在所述中空编织管的表面，得到膜丝，然后使所述膜丝在凝固浴中发生相转化，即得所述编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜。2.根据权利要求1所述的编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚偏氟乙烯长丝的纤度为20-500旦，所述PET长丝的纤度为20-600旦。3.根据权利要求1所述的编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其特征在于，在所述S捻复丝纱中，所述聚偏氟乙烯长丝与所述PET长丝的数量比为1:1-4。4.根据权利要求1所述的编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述中空编织管由8-58根所述S捻复丝纱编制而成，其中所述S捻复丝纱的纤度为150-800旦。5.根据权利要求1所述的编织管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述中空编...

【专利技术属性】
技术研发人员：单永广，刘春玲，林振锋，虞晓春，陈浩，屠斌，徐岩，张卢斌，
申请(专利权)人：苏州苏净环保新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32