一种多孔分离膜的制备方法技术

本发明专利技术为多孔分离膜的制备方法，步骤1、将聚合物和具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚合物和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至170～230℃，混合均匀并脱泡，得到铸膜液；步骤2、将铸膜液通过齿轮计量泵输送至喷丝头，同时将一定温度的内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜；步骤3、将中空纤维膜经过一定距离的空气间隙后进入外凝固介质冷却固化后收卷，再将中空纤维膜放入到一定温度的萃取剂中萃取；步骤4、取出萃取好的中空纤维膜，干燥脱除萃取剂后得到多孔分离膜。本发明专利技术从工艺流程上实现连续化，显著缩短分离膜的制备时间，提高生产效率，产品质量稳定，强度高。

Preparation method of porous separation membrane

The invention is a preparation method of porous separation membrane. Step 1: The polymer and the diluent with a certain temperature are added to the twin-screw extruder in a certain proportion through the solid inlet and the liquid inlet respectively by a weight-loss device, and the polymer and the diluent are heated to 170-230 degrees Celsius in the twin-screw extruder, and the mixture is uniform. Steps 2. Transfer the casting solution to the spinneret head through a gear metering pump, and at the same time introduce a certain temperature of the internal solidification medium into the spinneret head to form a hollow fiber membrane; Step 3, the hollow fiber membrane through a certain distance of air gap into the external solidification medium after cooling and curing, and then coil up. The hollow fiber membrane was put into the extractant at a certain temperature to extract; Step 4, the hollow fiber membrane was extracted, and the extractant was dried to get the porous separation membrane. The invention realizes continuity from the technological process, significantly shortens the preparation time of the separation membrane, improves the production efficiency, and has stable product quality and high strength.

【技术实现步骤摘要】
一种多孔分离膜的制备方法
本专利技术属于材料科学领域，具体涉及一种多孔分离膜的制备方法。
技术介绍
作为一种低能耗，高效率的分离技术，膜技术已经在众多领域得到广泛应用，包括污水处理与回用、纯水生产、化工、能源、纯水生产、海水淡化、苦咸水淡化、市政供水、电子工业、制药和生物工程、食品及纺织等。中空纤维膜作为最常用的分离膜之一，应用规模在逐步扩大。另一方面膜材料及制膜工艺与膜结构有关，进一步会影响到分离膜的性能。目前中空纤维膜主要制备方法有熔纺-拉伸(MSCS)法，浸没沉淀法(NIPS)和热致相分离(TIPS)法。拉伸法制备中空纤维膜技术在上世纪70年代已经被公开了，其孔隙率低，孔径分布宽，主要是聚丙烯和聚乙烯中空纤维膜，在国内外已经有了成熟的系列商品，一般作为低端产品。NIPS法是工业膜组件中采用的最多的方法，膜的通量高，但是膜丝强度较差，20世纪80年代开始有报道TIPS法制备分离膜，制备的膜强度高，孔径均一。聚偏氟乙烯材料强度高，具有良好的抗氧化性及化学稳定性，因此成为应用得最多的分离膜材料之一，被应用于医疗、电子、食品、化工和市政用水等领域。现今广泛使用的聚偏氟乙烯中空纤维膜是NIPS法制备的，此方法虽然技术成熟，但是存在强度低，孔径分布宽等问题，难以满足一些较苛刻的使用条件。TIPS法制备聚偏氟乙烯分离膜可以得到较高孔隙率，孔径均匀的中空纤维膜，同时膜的强度高，利于大规模的工业应用。中国专利CN200810147491和CN100509107采用高温容器制备铸膜液，并进行静置脱泡，流程耗时长，制备效率低，不利于批量连续制备。专利CN201210033423中公开的技术是采用预先制备铸膜液，再融化刮膜的方法，难以连续制备，制膜效率低。本专利技术对聚偏氟乙烯分离膜的制备方法进行改进，选择粒径合适的聚合物原料，直接使用双螺杆挤出机进行连续混合、脱泡和挤出，工艺流程简单，高效而且简便的制得孔径均匀的聚偏氟乙烯中空纤维分离膜。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种多孔分离膜的制备方法，解决现有技术中聚偏氟乙烯多孔分离膜制备过程中使用复杂的溶解和脱泡工艺，工艺耗时长以及不利于大规模生产等问题。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种多孔分离膜的制备方法，包括如下步骤：步骤1、将聚合物和具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚合物和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至170～230℃，混合均匀并通过脱泡排气口进行脱泡，得到铸膜液；步骤2、将步骤1中得到的铸膜液通过齿轮计量泵输送至喷丝头，同时将一定温度的内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜；步骤3、将步骤2中得到的中空纤维膜经过一定距离的空气间隙后进入外凝固介质冷却，固化后收卷，再将中空纤维膜放入到一定温度的萃取剂中萃取；步骤4、取出步骤3中萃取好的中空纤维膜，干燥脱除萃取剂后得到多孔分离膜。在上述方案的基础上，步骤1中所述稀释剂的质量百分比为50～80％，稀释剂的温度为室温～120℃；所述聚合物的质量百分比为20～50％，聚合物为聚偏氟乙烯粉料，聚偏氟乙烯粉料的平均粒径为50～170μm。在上述方案的基础上，所述聚合物的质量百分比为23～45％。在上述方案的基础上，所述聚合物的质量百分比为28～40％。在上述方案的基础上，步骤1中所述失重装置包括失重传感器、喂料器螺杆和控制系统。在上述方案的基础上，步骤1中所述稀释剂为乙酰柠檬酸三丁酯，三乙酸甘油酯，二乙酸甘油酯，柠檬酸三丁酯，碳酸丙烯酯，己二酸二辛酯，己二酸二异辛酯，蓖麻油，碳酸二苯酯，丙三醇，二苯甲酮，聚乙二醇和1,2-丙二醇当中的一种或者两种的混合物。在上述方案的基础上，步骤1中所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为48～100，所述液体进料口为1个或者2个，双螺杆挤出机的脱泡排气口为2-4个。在上述方案的基础上，步骤2中所述的内凝固介质为空气或者液体，其中液体为乙酰柠檬酸三丁酯，三乙酸甘油酯，二乙酸甘油酯，柠檬酸三丁酯，碳酸丙烯酯，己二酸二辛酯，己二酸二异辛酯，蓖麻油，丙三醇，聚乙二醇和1,2-丙二醇当中的一种或者两种的混合物；所述内凝固介质的温度为40～160℃，喷丝头的温度为140～180℃。在上述方案的基础上，步骤3中所述外凝固介质为空气或者液体，其中液体为水，乙酰柠檬酸三丁酯，三乙酸甘油酯，二乙酸甘油酯，柠檬酸三丁酯，碳酸丙烯酯，己二酸二辛酯，己二酸二异辛酯，蓖麻油，丙三醇，聚乙二醇和1,2-丙二醇当中的一种或者两种的混合物。在上述方案的基础上，步骤3中所述空气间隙为0～200mm，外凝固介质的温度为-15℃～80℃，萃取时间为3～36小时，萃取的温度为室温～80℃。在上述方案的基础上，所述萃取时间为6～24小时。在上述方案的基础上，步骤4中所述的干燥方法采用制膜工艺中常用的干燥方法，所述萃取剂为甲醇、乙醇或异丙醇。本专利技术与现有技术的实质性区别在于，采用适合双螺杆挤出机直接使用的聚合物和稀释剂，在双螺杆挤出机中将聚合物和稀释剂进行混合制备铸膜液，混合、塑化和脱泡是在短时间内连续完成的，适用于在常温下为固体或者液体的不同稀释剂，方便连续制备，避免原有工艺的长时间搅拌溶解，去掉了静置脱泡的步骤，工艺方便操作，易于工业化连续生产，降低生产和使用成本。本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的中空纤维分离膜的制备方法中采用可以分别直接投加到双螺杆挤出机的聚合物和稀释剂，主要解决了以下问题：(1)原有工艺中因为预混的聚合物与稀释剂密度不同造成分散困难，投料不均匀；(2)原有工艺需要预先搅拌溶解，长时间静置或者真空脱泡。本专利技术从工艺流程上实现连续化，显著缩短分离膜的制备时间，提高生产效率，产品质量稳定，强度高，在水处理、生物、医药和能源等领域可广泛的使用，具有良好的应用前景。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如无特别指明，实施例中采用的原料均为市购。其中，制备的样品的孔隙率采用Poremaster-33型压汞仪(美国Quantachrome公司)测得，通量均在0.1MPa下测得。实施例1一种多孔分离膜的制备方法，具体步骤如下：步骤1、将聚偏氟乙烯和稀释剂储罐中具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和2个液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚偏氟乙烯的质量百分比为20％，平均粒径为50μm，乙酰柠檬酸三丁酯和己二酸二辛酯的混合物作为稀释剂，稀释剂的质量百分比为80％，稀释剂中乙酰柠檬酸三丁酯的质量百分比为90％，稀释剂的温度为室温，聚偏氟乙烯和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至170℃，混合均匀并通过2个脱泡排气口脱泡，得到铸膜液；步骤2、将步骤1中得到的铸膜液通过齿轮计量泵输送至喷丝头，同时将乙酰柠檬酸三丁酯和己二酸二异辛酯的混合物作为内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜，其中乙酰柠檬酸三丁酯的质量百分比为80％，内凝固介质的温度为40℃，喷丝头的温度为140℃；步骤3、将步骤2中得到的中空纤维膜经过5mm的空气间隙后进入外凝固介质冷却，固化后收卷，外凝固介质为水，外凝固介质的温度为80℃，再将中空纤维膜放入到甲醇中萃取，萃取时间为3小时，萃取的温度为室温；步骤4、取出步骤3中萃取好的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔分离膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将聚合物和具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚合物和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至170～230℃，混合均匀并通过脱泡排气口进行脱泡，得到铸膜液；步骤2、将步骤1中得到的铸膜液通过齿轮计量泵输送至喷丝头，同时将一定温度的内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜；步骤3、将步骤2中得到的中空纤维膜经过一定距离的空气间隙后进入外凝固介质冷却，固化后收卷，再将中空纤维膜放入到一定温度的萃取剂中萃取；步骤4、取出步骤3中萃取好的中空纤维膜，干燥脱除萃取剂后得到多孔分离膜。

【技术特征摘要】
1.一种多孔分离膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将聚合物和具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚合物和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至170～230℃，混合均匀并通过脱泡排气口进行脱泡，得到铸膜液；步骤2、将步骤1中得到的铸膜液通过齿轮计量泵输送至喷丝头，同时将一定温度的内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜；步骤3、将步骤2中得到的中空纤维膜经过一定距离的空气间隙后进入外凝固介质冷却，固化后收卷，再将中空纤维膜放入到一定温度的萃取剂中萃取；步骤4、取出步骤3中萃取好的中空纤维膜，干燥脱除萃取剂后得到多孔分离膜。2.如权利要求1所述的多孔分离膜的制备方法，其特征在于，步骤1中所述稀释剂的质量百分比为50～80％，稀释剂的温度为室温～120℃；所述聚合物的质量百分比为20～50％，聚合物为聚偏氟乙烯粉料，聚偏氟乙烯粉料的平均粒径为50～170μm。3.如权利要求1所述的多孔分离膜的制备方法，其特征在于，步骤1中所述失重装置包括失重传感器、喂料器螺杆和控制系统。4.如权利要求1所述的多孔分离膜的制备方法，其特征在于，步骤1中所述稀释剂为乙酰柠檬酸三丁酯，三乙酸甘油酯，二乙酸甘油酯，柠檬酸三丁酯，碳酸丙烯酯，己二酸二辛酯，己二酸二异辛酯，蓖麻油，碳酸二苯酯，丙三醇，二苯甲酮，聚乙二醇和1,2-丙二醇当中的一种或者两种的混...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚振宇，杨永强，王玉杰，张新妙，杨丽，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11