一种聚丙烯中空纤维微孔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯中空纤维微孔膜及其制备方法。本发明专利技术的中空纤维微孔膜的组分和含量为：聚丙烯１５％～４５％；稀释剂５０％～８０％；添加剂０．１％～５％；所述的百分数为重量百分数。该中空纤维微孔膜的制备方法是基于热致相分离过程实现的。本发明专利技术公开的聚丙烯中空纤维微孔膜制备方法简单、易产业化、设备要求低，所制备的中空纤维微孔膜具有强度高、孔径分布均匀和孔隙率高等优点，中空纤维微孔膜的孔径可控制在０．１～０．４５μｍ，孔隙率为６０％～８５％，从而使本发明专利技术的中空纤维微孔膜的水通量大，在使用中不易污堵，可广泛用于给水处理，特别适用于膜生物反应器技术及其它水处理领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种中空纤维微孔膜及其制备方法，更具体地说，是涉及一种聚丙烯 中空纤维微孔膜及其制备方法。
技术介绍
近年来，微孔膜技术已经被成功地用于给水处理与各种废水的处理，特别是微孔 膜与生物曝气技术相结合的膜生物反应器技术(Membrane Bioreactor,简称MBR)，由于其 占地面积小、节能、污泥利用率高，因而在国内外已成为瞩目的先进技术，特别是在地下水 处理、食品工业废水处理、电子工业废水处理、化学工业废水处理及畜牧业废水处理等方面 获得成功应用。在水处理中，特别是MBR应用中，要求微孔膜不仅要有较高的水通量，同时 还要具备较高的强度。近年来，国际膜企业界和学术界逐渐达成共识，认为开发既具备高通 量又具备高强度的膜，是今后分离膜发展的方向，对微孔膜尤其如此。聚丙烯(PP)耐化学试剂性好，强度高，便宜易得，用它制成的中空纤维型(含毛细 管式)微孔膜特别适用于地下水净化和废水处理再生水回用(如膜生物反应器技术)，还可 用于一般微滤操作、血液透析、药物控制释放等方面。因此，聚丙烯通常作为制备有机高分 子微孔膜的原料。有机高分子微孔膜的制备一般采用非溶剂致相分离法(NIPS)、熔融拉伸法和热致 相分离法(Thermally Induced Phase S印aration，简称TIPS)。非溶剂致相分离法一直以 来是制作微孔膜的主要方法，该法制得的膜一般具有很好的微孔结构，但是膜的水通量和 强度较低，难以满足废水处理中的好氧曝气的冲摆；熔融拉伸法所得微孔膜强度高，但其微 孔结构难以控制，孔尺度分布十分宽，空隙率一般也较低，膜的水通量也就低。TIPS法是近 几年发展起来的方法，该方法是指在高温下将聚合物溶于高沸点、低挥发性的溶剂中，形成 均相溶液，然后降温冷却导致溶液相分离，再选用挥发性试剂将溶剂萃取出来，从而获得一 定结构形状的高分子微孔膜。采用此种方法制得的微孔膜具有强度高、孔隙率高、孔径分布 窄等优点，适应各种水处理应用的需要。但是现有技术中的热致相分离法还有产业化程度 低、技术不完善，即造成制得的膜水通量偏低等缺点。授权公告号为CN1156616C的中国专利公开了一种热致相分离法制备聚丙烯中空 纤维微孔膜的方法，该方法采用聚丙烯为原料，植物油、液体石蜡、二苯醚、机油作为稀释 剂，己二酸、苯甲酸作为助剂，正己烷、氟利昂、90#汽油、乙醇作为萃取剂，通过溶液制备、加 温纺丝、冷却、萃取、回收萃取剂系列步骤制备聚丙烯中空纤维微孔膜，但是该方法存在孔 隙率低，尤其是水通量低等缺点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种聚丙烯中空纤维微孔膜。该中空 纤维微孔膜具有强度高、孔径分布均勻和孔隙率高等优点，中空纤维微孔膜的孔径一般在 0. 1 0. 45iim，孔隙率为60% 85%，从而使本专利技术的中空纤维微孔膜的水通量大，在使3用中不易污堵，可广泛用于给水处理，特别适用于膜生物反应器技术及其它水处理领域。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种聚丙烯中空纤维微孔膜，其组分和含量为聚丙烯15% 45%;稀释剂50% 80%;添加剂0. 5%，所述的百分数为重量百分数；其中所述的聚丙烯的重均分子量在200，000 600，000之间；所述的稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯、脂肪胺、硬脂酸钙、异丙胺醇、甲基苯丙酯、植 物油或二苯醚中的一种或几种的组合；所述的添加剂为聚乙二醇、甲基苯酚、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、异山梨糖醇或 双硫醚中的一种或几种的组合。所述的聚丙烯的熔融指数在0. 5 6之间。所述的聚丙烯中空纤维微孔膜的孔径在0. 1 0.45 iim之间，孔隙率为60% 85%。同时，本专利技术的另一个目的是提供上述聚丙烯中空纤维微孔膜的制备方法，该方 法是通过以下技术方案实现的一种聚丙烯中空纤维微孔膜的制备方法，包括以下步骤(1)将15% 45%的聚丙烯、50% 80%的稀释剂和0. 5%的添加剂混合， 在165°C 210°C温度下，经充分搅拌，制得铸膜液；(2)将步骤1制得的铸膜液逐步降温1 30秒，且温度降至105°C 165°C后，与 内凝胶介质同时通过喷丝头注入外凝胶介质中凝固成膜；其中，所述的内、外凝胶介质可为 氮气、水、或者为含20 100衬％稀释剂的溶液，；所述的内凝胶介质的温度控制在85°C 150°C ；所述的外凝胶介质的温度控制在25°C 85°C ；(3)将步骤2制得的膜浸入萃取液中1 3小时，取出，晾干，即制得聚丙烯中空纤 维微孔膜。在本专利技术的聚丙烯中空纤维微孔膜的制备方法中，所述的聚丙烯的重均分子量在 200，000 600，000 之间。在本专利技术的聚丙烯中空纤维微孔膜的制备方法中，所述的聚丙烯的熔融指数在 0. 5 6之间。在本专利技术的聚丙烯中空纤维微孔膜的制备方法中，所述稀释剂为邻苯二甲酸二丁 酯、脂肪胺、硬脂酸钙、异丙胺醇、甲基苯丙酯、植物油或二苯醚中的一种或几种的组合。在本专利技术的聚丙烯中空纤维微孔膜的制备方法中，所述的添加剂为聚乙二醇、甲 基苯酚、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、异山梨糖醇或双硫醚中的一种或几种的组合。在本专利技术的聚丙烯中空纤维微孔膜的制备方法中，所述的萃取液为浓度为75% 95%的乙醇或异丙醇或浓度为0. 5% 5%的硫酸溶液。本专利技术通过控制步骤(2)中的铸膜液的降温时间并通过铸膜液与内凝胶介质同 时通过喷丝头注入外凝胶介质中凝固成膜来精确控制聚丙烯中空纤维微孔膜的孔径，因 此，通过上述的方法制得的聚丙烯中空纤维微孔膜同现有的聚丙烯中空纤维微孔膜相比具 有如下优点本专利技术的聚丙烯中空纤维微孔膜强度高、孔径分布均勻、孔隙率高，并且，聚丙烯 中空纤维微孔膜的孔径可控制在0. 1 0. 45 i! m,孔隙率为60% 85%。因而，本专利技术的聚 丙烯中空纤维微孔膜的水通量大，在使用中不易污堵，可广泛用于给水处理，特别适用于膜 生物反应器技术及其它水处理领域。本专利技术采用热致相分离法制备聚丙烯中空纤维微孔膜的方法简单，操作方便，效率高。具体实施例方式下面通过实施例进一步说明本专利技术实施例1 将40克重均分子量为400，000熔融指数为3的聚丙烯、3克聚乙二醇、2. 5克异山 梨糖醇和150克二苯醚在210°C压力容器内经充分搅拌得均相铸膜液，压力容器压力范围 是-0. IMpa IMPa ；铸膜液经过1米长均勻降温管道，时间3秒，降温至140°C，然后以氮气 为内凝胶介质通过喷丝头注入外凝胶介质，外凝胶介质为植物油，温度控制在55°C ；将制得 的膜浸入萃取液中3小时，其中萃取液中乙醇的浓度为85%，硫酸的浓度为2%，取出膜丝 晾干后，即制得聚丙烯中空纤维微孔膜。按照常规的膜性能测试方法，采用压汞法测得平均孔径为0.35 ym，孔隙率为 74. 5%，在0. IMPa下，初始纯水通量为2000L/(h m2)。实施例2 采用实施例1的铸膜液配方，铸膜液经过1米长均勻降温管道，时间5秒，降温至 120°C，然后以氮气为内凝胶介质通过喷丝头注入外凝胶介质，外凝胶介质为植物油，温度 控制在55°C;将制得的膜浸入萃取液中3小时，其中萃取液中乙醇的浓度为85%，硫酸的浓 度为2%。取出膜丝晾干后，即制得聚丙烯中空纤维微孔膜。按照常规的膜性能测试方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯中空纤维微孔膜，其特征在于，其组分和含量为：聚丙烯１５％～４５％；稀释剂５０％～８０％；添加剂０．１％～５％，所述的百分数为重量百分数；其中所述的聚丙烯的重均分子量在２００，０００～６００，０００之间；所述的稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯、脂肪胺、硬脂酸钙、异丙胺醇、甲基苯丙酯、植物油或二苯醚中的一种或几种的组合；所述的添加剂为聚乙二醇、甲基苯酚、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、异山梨糖醇或双硫醚中的一种或几种的组合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李方鲲，王效宁，
申请(专利权)人：北京伟思德克科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]