多芯中空纤维多孔膜及其制备方法技术

多芯中空纤维多孔膜及其制备方法，涉及一种聚合物。多芯中空纤维多孔膜设有至少2根中空纤维膜束，单根中空纤维膜的外径为0.2～3mm，单根中空纤维膜的壁厚为0.05～1mm，孔隙率为50％～90％，膜分离孔径为0.01～1μm，破裂强度为0.3～2MPa，中空纤维膜束的拉断张力为0.2～10.0kg/根，纯水透水通量为600～10000L/m2·h@0.1MPa，25℃。采用干-湿法非溶剂相分离纺丝工艺(NIPS)，将聚合物铸膜液与纺丝芯液同时经过纺丝喷头，形成初生中空纤维，再将2～8根单根初生态中空纤维在进入凝固浴水槽前集成一束，然后再进入凝固浴水槽，即形成一根束状中空纤维膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚合物，尤其是涉及一种可用于制造外压式聚合物中空纤维的。
技术介绍
中空纤维膜主要用于各种领域里的过滤分离。溶液相转移成膜中空纤维膜的形成机理为，将成膜聚合物、有机溶剂、成孔剂按一定比例混合，溶解均勻后经纺丝喷头，进入凝固浴中。聚合物溶液中的溶剂和成孔剂进入凝固剂相，聚合物由于相转移而沉析成聚合物中空纤维膜。通过控制纺丝原液配方、纺丝工艺参数与中空纤维后处理条件可以得到一定孔径的中空纤维分离膜。溶液相转移成膜的中空纤维多孔膜的径向断面结构一般为非对称结构，即由分离皮层与多孔支撑层组成，可以利用在纺丝原液中添加各种不同的成孔剂及助剂的方法来提高膜的透水通量，例如1.在日本专利特公昭62-017614中，记载了混合聚偏氟乙烯、高分子成孔剂聚乙二醇、表面活性剂土温-80，然后相转移成膜的方法。该方法所获得的产品破裂强度不足，纯水的透过速度较慢，无法满足需要。2.在日本专利特公平3-71168中，记载了加入7. 2wt %的聚乙二醇作为成孔剂的制备方法，但仍未获得高透过通量的膜。3.在中国专利CN1U8176A中记载了将聚偏氟乙烯、溶剂、高分子成孔剂、非溶剂、 表面活性剂等混合后成膜的方法。其中以适当比例加入的高分子成孔剂、非溶剂、表面活性剂，甚至助溶剂，它们相互作用，相互协调，获得高透过通量的中空膜，但膜丝低抗拉强度， 平均值为 2. OMPa。上述文献所得到的外压式中空纤维膜强度较弱，尤其是抗拉伸强力和抗折断强力较弱，在污染比较严重的分离体系中使用时，尤其当使用空气振荡清洗方法时，容易出现断丝等问题。为了解决聚偏氟乙烯中空纤维膜的低抗拉强度问题，美国专利US5066401以提高纺丝原液聚偏氟乙烯的浓度的方法，其纺丝液中的比率达70%以上，但是导致很多不利的结果，其致命的弱点是低孔隙率使膜丝不具有实用性。美国专利US547^K)7为提高膜的强度，采用了在编织支撑管外周涂覆料液，制成了外压式管式膜，这样又产生新的以下缺点1、细管式膜外径较大，与中空纤维膜相比单位体积内的装填密度降低。2、由于编织支撑管与多孔膜材料结合牢固度不高，来自纺丝原液仅仅粘附在编织物的外侧，没有渗入编织物的内壁，在膜污染后反洗时，容易发生编织支撑管与多孔膜材料剥离破坏现象，尤其在碱性的环境中使用更是如此。3、在采用空气振荡清洗方法时，在细管式膜根部与浇铸树脂的结合部容易出现膜材料疲劳破损剥离现象。中国专利CN169577A介绍了 3根纤维丝增强聚偏氟乙烯中空纤维膜的生产技术， 但由于膜丝中只有3根纤维丝，膜丝径向机械性能差异甚大，从而导致膜丝在承受由外向内或内向外的的冲击力时发生不可逆转的受损。中国专利1583232A提供一种利用重均分子量的聚偏氟乙烯树脂以及高比例的有机添加剂的纺丝原液来改变中空纤维膜丝的内部全海绵状的支撑构造，虽然能提高膜丝的抗压能力但是膜丝的抗拉强度还不能满足污染程度较高的应用领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种。所述多芯中空纤维多孔膜设有至少2根中空纤维膜束，单根中空纤维膜的外径为 0. 2 3mm，单根中空纤维膜的壁厚为0. 05 1mm，孔隙率为50 % 90 %，膜分离孔径为 0. 01 1 μ m，破裂强度为0. 3 2MPa，中空纤维膜束的拉断张力为0. 2 10. Okg/根，纯水透水通量为 600 10000L/m2 · hiO. lMPa，25°C。所述中空纤维膜束的中心可设有加强筋，所述加强筋可为加强筋线或加强筋管。所述加强筋线可为纤维线、加捻纤维线、加捻纤维编织绳、纤维编织物、鱼线或缝纫线等，所述纤维可选自有机聚合物纤维、碳纤维、玻璃纤维等中的一种，所述有机聚合物纤维可选自编织尼龙、聚酰亚胺、芳香聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯等中的一种。所述鱼线可为尼龙、聚偏氟乙烯等材料制成的鱼线，其中优选材料为涤纶纤维或聚偏氟乙烯等。所述加强筋管可选自线编织尼龙管、涤纶管、丙纶管、粘胶纤维管等中的一种。所述多芯中空纤维多孔膜为2 8根中空纤维膜束，形成一根束状中空纤维膜。提高筋线与膜材料的粘接强度，可以提高筋线与膜材料的抗剥离性。所述多芯中空纤维多孔膜的制备方法的具体步骤如下采用干-湿法非溶剂相分离纺丝工艺(NIPS)，将聚合物铸膜液(或称制膜液，纺丝液)与纺丝芯液同时经过纺丝喷头，形成初生中空纤维，再将2 8根单根初生态中空纤维在进入凝固浴水槽前集成一束，然后再进入凝固浴水槽，即形成一根束状中空纤维膜；或采用干-湿法非溶剂相分离纺丝工艺(NIPS)，将聚合物铸膜液与纺丝芯液和筋线同时经过纺丝喷头，聚合物铸膜液与纺丝芯液形成初生中空纤维，将2 8根单根初生态中空纤维和筋线在进入凝固浴水槽前集成一束，筋线位于2 8根单根初生态中空纤维的中心，然后再一起进入凝固浴水槽，形成一根中心加筋的束状中空纤维膜；或采用干-湿法非溶剂相分离纺丝工艺(NIPS)，将聚合物铸膜液与纺丝芯液和编织管同时经过纺丝喷头，聚合物铸膜液与纺丝芯液形成初生中空纤维，将2 8根单根初生态中空纤维和编织管在进入凝固浴水槽前集成一束，2 8根单根初生态中空纤维分布于编织管外壁，然后再一起进入凝固浴水槽，形成一根中心加编织管的束状中空纤维膜。所述铸膜液最好采用2 8孔。所述铸膜液包括聚合物、制膜添加剂、助剂和溶剂；所述聚合物可选自聚偏氟乙烯，或聚偏氟乙烯共聚物，或聚偏氟乙烯与聚合物A，或聚偏氟乙烯共聚物与聚合物A，或聚合物B等，所述聚合物A可选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛等中的一种，所述聚合物B可选自聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯等常规制膜聚合物中的一种；所述聚偏氟乙烯共聚物为偏氟乙烯重复单元不少于60%的共聚物；所5述聚合物的质量百分比含量可为所述铸膜液的10% 40%，最好为15% 30%。所述铸膜添加剂可选自无机成孔剂、有机高分子成孔剂和表面活性剂等中的至少一种。所述助剂可选自二氧六环或丁酮等，所述助剂的质量百分比含量可为所述铸膜液的 5%。所述溶剂可选自二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、N_甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯、环丁砜、二甲基亚砜等中的至少一种；所述溶剂的质量百分比含量可为所述铸膜液的50% 90%，最好为60% 80%。按质量百分比，聚合物、制膜添加剂、助剂和溶剂的含量可为聚合物10 % 40 %，制膜添加剂0. 05 % 20 %，助剂1 % 5 %，余为溶剂；按质量百分比，聚合物、制膜添加剂、助剂和溶剂的含量最好为聚合物15 % 30 %，制膜添加剂0. 05 % 20 %，助剂1 % 5 %，余为溶剂。所述无机成孔剂可选自硝酸锂、氯化钠、氯化钙、碳酸钙、硝酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、高岭土等中的至少一种。按质量百分比，无机成孔剂的含量可为多芯中空纤维多孔膜的0. 5 % 20 %，最好为1 % 10 %，无机成孔剂的粒度最好小于10 μ m，无机成孔剂优选纳米级粒子。所述有机高分子成孔剂可选自聚乙二醇、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、 甲基纤维素等水溶性高分子材料中的至少一种，其中聚乙二醇的分子量最好为200 20000道尔顿，聚氧乙烯的分子量最好为10万道尔顿或更大，聚乙烯吡咯烷酮的分子量最好为1万 120万道尔顿；按质量百分比，有机本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．多芯中空纤维多孔膜，其特征在于设有至少２根中空纤维膜束，单根中空纤维膜的外径为０．２～３ｍｍ，单根中空纤维膜的壁厚为０．０５～１ｍｍ，孔隙率为５０％～９０％，膜分离孔径为０．０１～１μｍ，破裂强度为０．３～２ＭＰａ，中空纤维膜束的拉断张力为０．２～１０．０ｋｇ／根，纯水透水通量为６００～１００００Ｌ／ｍ２·ｈ＠０．１ＭＰａ，２５℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：凌雪萍，
申请(专利权)人：凌雪萍，厦门膜天膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：92