一种覆膜中空纤维管的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种覆膜中空纤维管的制备方法，其制备步骤如下：1)将高分子聚合物、有机溶剂、添加剂、致孔剂按不同比例制备成多种均质铸膜液；2)PET纤维编织管表面污渍物去除；3)使用改性剂对PET纤维编织管进行改性，高温下圆管定型；4)通过多浸多轧(若干一浸一轧工艺的串联)工艺依次将各种均质铸膜液包覆到PET纤维编织管内外壁，每次浸轧过后皆进行圆管热定型；多浸多轧结束后将所得复合编织管进入凝胶浴中分相，得到覆膜中空纤维管。该方法以PET纤维编织管为主体，采用多浸多轧工艺，将微量的铸膜液包覆到编织管内外壁，不但改善了编织管抗污染能力，而且在编织管表面形成的聚合物涂覆层能保证覆膜中空纤维管有效的孔隙率及截留效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分离膜制备及改性
，特别涉及一种新型覆膜中空纤维管的制备方法。
技术介绍
膜具有选择性分离功能，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、 浓缩的过程称作膜分离，目前膜分离技术在化学、医学、冶金、能源、轻工、纺织、食品、航天、 海运、污水处理等领域得到了广泛应用。在膜技术的发展中，分离膜材料的研发与制备是一项极其重要的工作。许多科研工作者对高分子聚合物膜材料的制备、结构、改性及性能等进行了大量的研究，而且取得了有益的成果。高分子聚合物作为膜材料广泛地应用于各种膜制备中，膜材料的性能直接决定了膜分离过程的效果。目前，市场上最常见的分离膜是中空纤维膜，主要是由醋酸纤维素、聚偏氟乙烯、聚砜、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚醚砜、聚丙烯腈等高分子材料为主材制备得到。由这些高分子聚合物材料制备的中空纤维膜具有较好的疏水性、耐氧化性、抗污染性、良好的分离性等性能，但是由于其机械强度低、抗拉效果差、在高压下运行容易出现膜丝破裂的现象，限制了其在污水处理等领域的应用。为了提高中空纤维膜的强度，有研究者提出了聚合物中空纤维复合膜的概念。目前最常见的聚合物中空纤维复合膜是由纤维编织管和聚合物涂覆层构成，主要方法是将聚合物铸膜液涂覆于编织管外表面(如us PatentNo. 4, 061, 82UUS Patent No. 5，472，607， U$2003/0098275A1, WO 00/78437A1等专利提出的制备工艺)或是在聚合物中空纤维膜中嵌入纤维编织管(如专利CN 101M3731提出的制备工艺)。通过涂覆或嵌入制备的聚合物复合膜，在保证聚合物膜本身性能的同时，提高了中空纤维膜的机械强度和力学性能。然而这些方法所制备的中空纤维复合膜普遍存在聚合物涂覆层与纤维编织管支撑层之间结合强度低，从而在高压过滤、反冲洗过程中存在涂覆层与支撑层两者易脱离的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有中空纤维复合膜本身存在的技术问题，提出了一种新型覆膜中空纤维管的制备工艺。此工艺以纤维编织管与高分子聚合物为主材，改变了目前各种聚合物中空纤维复合膜都是以聚合物涂覆层为分离过程的主体，编织管的使用只是为了增强中空纤维膜的机械强度和力学性能的现状；而本专利技术所制备的覆膜中空纤维管是以纤维编织管为选择性分离主体，通过控制编织管参数、编织管内部及表面的聚合物涂覆层的厚度、浸轧次数来制备各种性能的中空纤维膜，所得覆膜中空纤维管不但具有抗高压、大通量、高强度、支撑层与涂覆层不易脱离等性能，且编织管表面的聚合物涂覆层的存在保证了所得覆膜中空纤维管的截留及抗污染性能。本专利技术提供的一种新型覆膜中空纤维管的制备方法，包括如下步骤1)铸膜液的制备将高分子聚合物、有机溶剂、添加剂、致孔剂按不同比例在40-80°C下搅拌溶解12-3^!，40-6(rC静置脱泡12_24h，得到所需不同均质铸膜液，备用；2)PET纤维编织管上油渍污物的去除将PET纤维编织管浸没于煮沸的5-15wt% NaOH溶液中10-20min，去除编织管上的油渍污物；然后用去离子水清洗，去除编织管上残留的NaOH ；3) PET纤维编织管的改性将PET纤维编织管在改性液中浸渍5-15min ；使得改性液中的接枝剂接枝在PET高分子链上。将改性后的PET纤维编织管在0. 6-0. SMPa的压力下轧制，轧车速度2-7m/min，接着在160-170°C的高温下进行圆管定型；使编织管截面达到圆整(圆形)；4)覆膜中空纤维管的制备通过多浸多轧(若干一浸一轧工艺的串联)法将步骤 1)制备的各种不同铸膜液依次包覆到改性后的PET纤维编织管内外壁，每次一浸一轧后都要进行圆管热定型，最后将所得复合膜管经过l-30cm干程后进入到凝胶浴中进行相转化， 得到覆膜中空纤维管；5)后处理过程将步骤4)得到的覆膜中空纤维管在自来水中漂洗，然后将其浸渍于室温下的自来水中固化36h，最后将固化好的覆膜中空纤维管浸泡在保护液中待用，至此，完成覆膜中空纤维管的制备过程。本专利技术进一步的特征在于所述PET纤维编织管，其具体参数为18-40锭纱线，外径1. 0_3. 0mm，密度为 40-100 目。所述PET纤维编织管的改性所使用的改性液由接枝剂与溶剂组成，接枝剂与溶剂的质量比为1 4-9。所述接枝剂为甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸四氟乙酯、丙烯酸全氟庚酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯中的一种。所述溶剂为乙酸丁酯或乙酸乙酯。所述铸膜液按照下述重量百分比的原料制备而成高分子聚合物5-25%、有机溶剂65-85%、添加剂0_10%、致孔剂；若干铸膜液是由高分子聚合物、有机溶剂、添加剂、致孔剂按不同比例分别配制而成，配制铸膜液的数量是由浸轧次数决定(例如一浸一轧就配制一种铸膜液；两浸两轧就配制两种不同铸膜液)。所述高分子聚合物为聚偏氟乙烯、聚砜、醋酸纤维素、聚醚砜中的一种或是几种的混合ο所述有机溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或是几种的混合。所述添加剂为氯化锂、氯化锌、细硅土、SiO2, TiO2, Al2O3中的一种或是几种的混口 O所述致孔剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氯乙烯中的一种或是几种的混合。所述多浸多轧工艺是若干一浸一轧工艺的串联(例如三浸三轧即是三个一浸一轧串联)，可根据实际需要确定浸轧次数，每次浸轧过后都要进行圆管定型。每次浸轧过程的浸没时间为5-lOmin，轧制压力为0. 2-0. 8MPa，轧车速度为2-7m/min，圆管定型温度为120-160°C。与现有的聚合物中空纤维复合膜的制备技术相比，本专利技术具有以下一些突出优占.^ \\\ ·(1)对PET纤维编织管上污渍物的去除以及对PET纤维编织管的改性处理，改变了编织管本身的一些物理、化学特性，大幅度降低了编织管与涂覆层之间的阻力，使后续在其内外壁涂覆铸膜液的过程更加简单、方便，同时使得表面涂覆的聚合物铸膜液层与编织管之间的结合力大大增加。(2)多浸多轧工艺不仅能将不同粘度的铸膜液很好地涂覆在编织管内外壁，使得编织管内外壁均形成很微薄的聚合物涂覆层，从而提高了编织管本身的截留率，而且轧的过程能够将聚合物铸膜液渗入到编织管内部，实现了聚合物铸膜液对编织管纤维丝的全包裹，有效提升了所得覆膜编织管的抗污染性能及编织管与涂覆层之间的结合力。(3)在此制备方法中高分子聚合物材料的使用量大大减少，从而降低了制膜成本， 与现有的聚合物复合膜制备方法及分离性能相比，其力学强度、耐污染性能、抗反洗及抗压等性能都有了显著提高。(4)该工艺的灵活性较高，可根据实际需要，确定具体浸轧次数，从而可制备得到各种性能参数的覆膜中空纤维管，即扩大了产品的应用领域。附图说明图1是本专利技术覆膜中空纤维管制备工艺流程图。图2是纤维编织管单根纤维丝的横断面示意图。图3是本专利技术覆膜中空纤维管横断面示意图。图中1、除污槽，2、改性槽，3、6、轧机，4、7、圆管热定型模具，5、涂膜罐，8、10、牵引轮，9、凝胶槽，11、绕丝槽，12、绕丝滚筒，13、单根纤维丝，14、铸膜液包裹层，15、纤维编织管，16、17、铸膜液涂覆层。具体实施例方式本专利技术覆膜中空纤维管的制备方法，其步骤如下1)铸膜液的制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柴续斌，王磊，余铭皋，容志勇，周刚，苗瑞，黄游，黄丹曦，李贵军，黄臣勇，王旭东，吕永涛，孙兵，赵解杨，
申请(专利权)人：苏州有色金属研究院有限公司，西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：