一种提高聚偏氟乙烯中空纤维膜强度的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高聚偏氟乙烯中空纤维膜强度的方法，通过将包括聚偏氟乙烯树脂15～25％、有机溶剂80～60％和成孔剂5～15％的铸膜液涂覆编织管的内外壁实现。本发明专利技术制备的聚偏氟乙烯中空纤维膜，其断裂拉力200～250N、剥离强度0.7～0.8MPa。

A method to improve the strength of PVDF hollow fiber membrane

The invention discloses a method for improving the strength of polyvinylidene fluoride hollow fiber membrane, and is realized by coating the inner and outer wall of the braiding tube by adding polyvinylidene fluoride resin 15 to 25%, organic solvent 80 ~ 60% and the casting solution of 5 to 15% of the pore forming agent. The polyvinylidene fluoride hollow fiber membrane prepared by the invention has a tensile force of 200 to 250N and a peel strength of 0.7 to 0.8MPa.

【技术实现步骤摘要】
一种提高聚偏氟乙烯中空纤维膜强度的方法
本专利技术涉及一种聚偏氟乙烯中空纤维膜，特别是涉及一种提高聚偏氟乙烯中空纤维膜强度的方法。
技术介绍
中空纤维膜是一种重要的分离膜，其内壁或外壁具有选择透过性，可以使液体或者气体混合物中某些组分透过中空纤维膜，同时截留一部分组分。相比较于平板膜、卷式膜等其他形式的膜，中空纤维膜具有单位体积装填密度大和自支撑的优点，可制成小型轻便的装置。此外，聚偏氟乙烯(PVDF)还具备优异的机械强度和化学稳定性，可耐市政污水中次氯酸的腐蚀，被广泛应用于纯水制造和污水处理。常用的制备PVDF微孔膜的方法为非溶剂致相分离(NIPS)法。该方法是将PVDF树脂于常温下溶解于溶剂中，形成均相铸膜液，静置脱泡后放入凝胶浴中，使凝胶浴与溶剂发生传质过程，致铸膜液固化成膜，得到PVDF微孔膜。在此方法中，可以通过控制凝胶浴与溶剂的传质速率，来制得一系列不同孔径的超微滤膜。非溶剂致相分离(NIPS)法制得的PVDF微孔膜存在指状孔、强度较低，在膜生物反应器(MBR)等对强度要求较高领域的应用中受到一定限制。为提高PVDF微孔膜的强度，现有技术做了如下努力：《热致相分离法制备聚合物微孔膜的研究进展》，膜科学与技术，vol27(5)，2007公开了热致相法制备膜丝，此方法制备的膜丝，其过滤的精度不高；《复合热致相分离法制备聚偏氟乙烯中空纤维膜产业化》，水工业市场，vol4,2009公开了复合热致相法制备膜丝，此方法制备的膜丝温度控制要求高；中国专利CN101543731A公开了编织管增强型膜丝和纤维丝增强型膜丝，此方法制备的编制管增强型膜丝的内外皮层易剥离，纤维丝增强型膜丝与膜丝本体易脱皮。因此，仍有希望对聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜的制备方法做进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高聚偏氟乙烯中空纤维膜强度的方法，能够制备得到一种聚偏氟乙烯中空纤维膜，在保持纯水通量基本不变的前提下，具有较高断裂拉力和剥离强度。本专利技术提供以下技术方案：一种提高聚偏氟乙烯中空纤维膜强度的方法，所述方法包括：所述聚偏氟乙烯中空纤维膜包括内壁、编织管和外壁，所述内壁和外壁由聚偏氟乙烯树脂制备，所述编织管由PET或PA制备；使编织管的内外壁涂覆铸膜液，形成聚偏氟乙烯薄层内层和聚偏氟乙烯薄层外层，所述铸膜液通过非溶剂致相分离法制得，且用于制备铸膜液的制膜配方以质量计包括：聚偏氟乙烯树脂15～25％、有机溶剂80～60％、成孔剂5～15％。本专利技术提供的提高聚偏氟乙烯中空纤维膜强度的方法，用于制备铸膜液的有机溶剂，优选为选自N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种、两种或三种以上组合。本专利技术提供的提高聚偏氟乙烯中空纤维膜强度的方法，用于制备铸膜液的成孔剂，优选为选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、氯化锂、聚山梨酯-80和二氧化钛中的一种、两种或三种以上组合。本专利技术提供的提高聚偏氟乙烯中空纤维膜强度的方法，用于制备铸膜液的聚偏氟乙烯树脂，优选为聚偏氟乙烯树脂的重均分子量30万～90万、分子量分布1.5～4.0。本专利技术提供的提高聚偏氟乙烯中空纤维膜强度的方法，使编织管的内外壁涂覆铸膜液，形成聚偏氟乙烯薄层内层和聚偏氟乙烯薄层外层。所述聚偏氟乙烯薄层内层的厚度，优选为20～100微米，进一步优选为20～60微米。所述聚偏氟乙烯薄层外层的厚度，优选为50～200微米，进一步优选为80～150微米。本专利技术制备的聚偏氟乙烯中空纤维膜，其在0.1MPa下25℃的纯水通量能够达到1000～1500L/m2h，且其断裂拉力能够达到200～250N，剥离强度能够达到0.7～0.8MPa。本专利技术制备的聚偏氟乙烯中空纤维膜，适合用于城市污水、工业废水或海水淡化的前处理。附图说明图1为聚偏氟乙烯中空纤维膜的膜断面示意图，其中：1为聚偏氟乙烯内壁，2为编织管、3为聚偏氟乙烯内壁。具体实施方式下面结合具体实施例来对本专利技术进行进一步说明，但并不将本专利技术局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本专利技术涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。实施例1将聚偏氟乙烯、成孔剂PVP及溶剂DMAC搅拌混合，其中聚偏氟乙烯的质量百分数为18％，、成孔剂PVP质量百分比为5％、溶剂DMAC质量百分比为77％，其中聚偏氟乙烯的重均分子量为70万，分子量分布为2.2。混合物在90℃下加热12小时，搅拌混合均匀形成聚合物均相溶液，静置24小时。然后将聚合物均相溶液通过喷丝头纺制成中空纤维状，在制膜过程中通过模头添加编织管，其中编织管为PET材料制备，制备出内外涂覆编织管壁的PVDF中空纤维增强膜丝，其中膜丝的内壁厚为20微米，外壁厚为100微米。得到的PVDF中空纤维增强膜丝，其膜断面呈多壁同心圆结构，PVDF涂覆于编织管内外壁，膜断面示意图如说明书附图1。所述PVDF中空纤维增强膜丝的断裂拉力为223.4N，在0.1MPa下25℃的纯水通量为1330L/m2h，剥离强度为0.74MPa。实施例2将聚偏氟乙烯、成孔剂PVP及溶剂DMAC搅拌混合，其中聚偏氟乙烯的质量百分数为15％、成孔剂PVP质量百分比为4.17％、溶剂DMAC质量百分比为80.83％，其中聚偏氟乙烯的重均分子量为70万，分子量分布为2.2。混合物在90℃下加热12小时，搅拌混合均匀形成聚合物均相溶液，静置24小时。然后将聚合物均相溶液通过喷丝头纺制成中空纤维状，在制膜过程中通过模头添加编织管，其中编织管为PET材料制备，制备出内外涂覆编织管壁的PVDF中空纤维增强膜丝，其中膜丝的内壁厚为20微米，外壁厚为100微米。得到的PVDF中空纤维增强膜丝，其膜断面呈多壁同心圆结构，PVDF涂覆于编织管内外壁，断裂拉力为218.3N，在0.1MPa下25℃的纯水通量为1440L/m2h，剥离强度为0.71MPa。实施例3将聚偏氟乙烯、成孔剂PVP及溶剂DMAC搅拌混合，其中聚偏氟乙烯的质量百分数为20％、成孔剂PVP质量百分比为5.56％、溶剂DMAC质量百分比为74.44％，其中聚偏氟乙烯的重均分子量为70万，分子量分布为2.2。混合物在90℃下加热12小时，搅拌混合均匀形成聚合物均相溶液，静置24小时。然后将聚合物均相溶液通过喷丝头纺制成中空纤维状，在制膜过程中通过模头添加编织管，其中编织管为PET材料制备，制备出内外涂覆编织管壁的PVDF中空纤维增强膜丝，其中膜丝的内壁厚为40微米，外壁厚为100微米。得到的PVDF中空纤维增强膜丝，其膜断面呈多壁同心圆结构，PVDF涂覆于编织管内外壁，断裂拉力为233.3N，在0.1MPa下25℃的纯水通量为1230L/m2h，剥离强度为0.77MPa。实施例4将聚偏氟乙烯、成孔剂PVP及溶剂DMAC搅拌混合，其中聚偏氟乙烯的质量百分数为25％、成孔剂PVP质量百分比为6.94％、溶剂DMAC质量百分比为68.06％，其中聚偏氟乙烯的重均分子量为70万，分子量分布为2.2。混合物在90℃下加热12小时，搅拌混合均匀形成聚合物均相溶液，静置24小时。然后将聚合物均相溶液通过喷丝头纺制成中空纤维状，在制膜过程中通过模头添加编织管，其中编织管为PET材料制备，制备出内外涂覆编织管壁的PVDF中空纤维增强膜丝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高聚偏氟乙烯中空纤维膜强度的方法，其特征在于所述方法包括：所述聚偏氟乙烯中空纤维膜包括内壁、编织管和外壁，所述内壁和外壁由聚偏氟乙烯树脂制备，所述编织管由PET或PA制备；使编织管的内外壁涂覆铸膜液，形成聚偏氟乙烯薄层内层和聚偏氟乙烯薄层外层，所述铸膜液通过非溶剂致相分离法制得，且用于制备铸膜液的制膜配方以质量计包括：聚偏氟乙烯树脂15～25％、有机溶剂80～60％、成孔剂5～15％。

【技术特征摘要】
1.一种提高聚偏氟乙烯中空纤维膜强度的方法，其特征在于所述方法包括：所述聚偏氟乙烯中空纤维膜包括内壁、编织管和外壁，所述内壁和外壁由聚偏氟乙烯树脂制备，所述编织管由PET或PA制备；使编织管的内外壁涂覆铸膜液，形成聚偏氟乙烯薄层内层和聚偏氟乙烯薄层外层，所述铸膜液通过非溶剂致相分离法制得，且用于制备铸膜液的制膜配方以质量计包括：聚偏氟乙烯树脂15～25％、有机溶剂80～60％、成孔剂5～15％。2.按照权利要求1所述的提高聚偏氟乙烯中空纤维膜强度的方法，其特征在于所述有机溶剂选自N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种、两种或三种以上组合。3.按照权利要求1所述的提高聚偏氟乙烯中空纤维膜强度的方法，其特征在于所述成孔剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、氯化锂、聚山梨酯-80和二氧化钛中的一种、两种或三种以上组合。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慧，代哲振，吁苏云，方敏，
申请(专利权)人：浙江省化工研究院有限公司，中化蓝天集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33