专利名称：网状纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种网状纤维增强聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法。属于高强度中空纤维膜的制备技术。
背景技术：
聚偏氟乙烯以其优良的耐腐蚀、耐溶剂、耐候性及机械性能而日益广泛的应用于膜分离技术，利用其作为膜材料制备的中空纤维膜在废水处理、生活污水回用及反渗透用水预处理方面有较好的应用。在这些处理过程中，中空纤维持续经受使用及清洗时的水流冲击，故需要有较高的强度以保证其正常运行，这一点在浸没式膜组件中尤为突出。而一般方法制备的聚偏氟乙烯中空纤维膜，其强度性能与分离透过性能同时集中于膜体，两者难以兼顾，同时材料本身也使得制备的聚偏氟乙烯中空纤维膜强度较低，难以满足要求。而以合成纤维为增强材料加入到中空纤维之中，利用合成纤维来承担受力作用，则是一种效果明显的方法。如专利CN1695777A披露的纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜，其拉伸强度可达10-15MPa，爆破强度0.5-1MPa。
发明内容
本发明目的在于提供一种网状纤维增强聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，该方法简单易行，便于工业实现。
本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种网状纤维增强聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其方法特征包括以下过程1.以聚偏氟乙烯为膜材料，以N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、六甲基磷酸铵或四甲基脲为溶剂，以聚乙烯吡咯烷酮，聚乙二醇，氯化锂，硝酸钠或乙醇为添加剂，按聚偏氟乙烯，溶剂，添加剂质量比为(5-30)∶(55-95)∶(1-15)配制制膜液。
2.将步骤1中的部分制膜液，于温度20-90℃，压力0.1-0.6MPa，芯液流量1-8ml/min，牵引速度0.5-10ml/min条件下纺丝并经过一级凝固浴浸没凝胶，凝固浴温度10-50℃。纺制得外径为1-3mm的中空纤维。
3.用合成纤维在步骤2中所得中空纤维膜的外部编织成网，制得外部包有合成纤维网的中空纤维，将其浸入步骤1所制得的制膜液，在温度20-90℃，压力0-0.5MPa，以速度0.2-5m/min牵引外部包有合成纤维网的中空纤维，经过温度为10-50℃的凝固浴，制得网状纤维增强聚偏氟乙烯中空纤维膜。
上述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或N-甲基吡咯烷酮；上述的添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或氯化锂。
本发明优点在于中空纤维膜二次成型，保证增强纤维位于膜壁中，且可根据不同的使用要求控制增强纤维在中空纤维膜壁的径向位置，从而达到控制膜的使用性能的目的；中空纤维内流道无纤维堵塞现象，可保证较小的流动阻力；拉伸强度高，抗爆破能力强；且中空纤维膜孔径大小易控；制备过程连续操作，便于工业实现。
具体实施例方式
实施例一1.取聚偏氟乙烯75g，N，N-二甲基乙酰胺385g，聚乙烯吡咯烷酮40g，加入溶料罐中，在在60℃下搅拌8小时，溶解后静置脱泡。于温度30℃，压力0.25MPa，芯液流量3ml/min，牵引速度2ml/min条件下纺丝并经过以水为凝固浴浸没凝固，凝固浴温度30℃纺制得中空纤维。其孔径为0.1μm，外径1.46mm，壁厚0.28mm，0.1MPa下纯水通量454.5L/m2·h，爆破强度0.6MPa，拉伸强度0.98MPa，孔隙率70％。
2.取聚偏氟乙烯40g，N，N-二甲基乙酰胺440g，聚乙烯吡咯烷酮8g加入溶料罐中，在60℃下搅拌8小时，溶解后静置脱泡。
3.将步骤1所制得中空纤维膜通过编织设备在该中空纤维外部进行编网。编网采用的合成纤维为100D/48F涤纶长丝，纤维锭数16，编织速度0.68m/min。而后将所得编网后的中空纤维膜通过步骤2的涂膜液，在温度15℃，牵引速度0.68m/min进行涂敷，并经0.25m干程后进入凝固浴纯水，凝固浴温度20℃。制得网状纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜。
4.将所得中空纤维膜于水中浸泡4小时，无水乙醇浸泡2小时后进行测试。制得网状纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜孔径为0.13μm，外径1.8mm，壁厚0.45mm，0.1MPa下纯水通量265L/m2·h，爆破强度0.68MPa，拉伸强度40.1MPa，孔隙率67.5％。
实施例二1.以实施例一中步骤1相同的原料质量及操作条件制备中空纤维基膜。
2.取聚偏氟乙烯50g，N，N-二甲基乙酰胺425g，聚乙烯吡咯烷酮25g加入溶料罐中，在60℃下搅拌8小时，溶解后静置脱泡。
3.将步骤1所得中空纤维膜通过编织设备在外部进行编网。合成纤维采用100D/48F涤纶长丝，纤维锭数16，编织速度0.68m/min。而后将所得编网后的中空纤维膜通过步骤2的涂膜液，在温度15℃，牵引速度0.68m/min进行涂敷，并经0.25m干程后进入凝固浴纯水，凝固浴温度10℃。制得网状纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜。
4.将所得中空纤维膜于水中浸泡4小时，无水乙醇浸泡2小时后进行测试。制得网状纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜孔径为0.14μm，外径1.76mm，壁厚0.41mm，0.1MPa下纯水通量223.9L/m2·h，爆破强度0.62MPa，拉伸强度46.93MPa，孔隙率64.7％。
实施例三1.以实施例一中步骤1相同的原料质量及操作条件制备中空纤维基膜。
2.将聚偏氟乙烯75g，N，N-二甲基乙酰胺400g聚乙烯吡咯烷酮25g加入溶料罐中，在60℃下搅拌8小时，溶解后静置脱泡。
3.将步骤1所得中空纤维膜通过编织设备在外部进行编网。合成纤维采用100D/48F涤纶长丝，纤维锭数16，编织速度0.68m/min。而后将所得编网后的中空纤维膜通过步骤2的涂膜液，在温度15℃，牵引速度0.68m/min进行涂敷，并经0.25m干程后进入凝固浴纯水，凝固浴温度10℃。制得网状纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜4.将所得中空纤维膜于水中浸泡4小时，无水乙醇浸泡2小时后进行测试。制得网状纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜孔径为0.158μm，外径1.79mm，壁厚0.47mm，0.1MPa下纯水通量165.4L/m2·h，爆破强度0.67MPa，拉伸强度43.5MPa，孔隙率61.7％。
权利要求
1.一种网状纤维增强聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其方法特征包括以下过程1).以聚偏氟乙烯为膜材料，以N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、六甲基磷酸铵或四甲基脲为溶剂，以聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、氯化锂、硝酸钠或乙醇为添加剂，按聚偏氟乙烯，溶剂，添加剂质量比为(5-30)∶(55-95)∶(1-15)配制制膜液；2).将步骤1)中的部分制膜液，于温度20-90℃，压力0.1-0.6MPa，芯液流量1-8ml/min，牵引速度0.5-10ml/min条件下纺丝并经过一级凝固浴浸没凝胶，凝固浴温度10-50℃，纺制得外径为1-3mm的中空纤维；3).用合成纤维在步骤2)中所得中空纤维膜的外部编织成网，制得外部包有合成纤维网的中空纤维，将其浸入步骤1所制得的制膜液，在温度20-90℃，压力0-0.5MPa，以速度0.2-5m/min牵引外部包有合成纤维网的中空纤维，经过温度为10-50℃的凝固浴，制得网状纤维增强聚偏氟乙烯中空纤维膜。
2.按权利要求1所述网状纤维增强聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其方法特征在于采用的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或N-甲基吡咯烷酮；采用的添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或氯化锂。
全文摘要
本发明公开了一种网状纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，属于中空纤维膜的制备技术。该方法制备过程包括以聚偏氟乙烯为膜材料，以N，N－二甲基甲酰胺等为溶剂，以聚乙烯吡咯烷酮等为添加剂，按膜材料、溶剂和添加剂一定比例配制制膜液；以上述制膜液在一定温度、压力、牵引速度下纺制成中空纤维膜；用合成纤维在中空纤维膜外部编织成网，将经纤维加固后的中空纤维膜依次通过制膜液、凝固浴，在一定温度、压力、牵引速度下进行涂敷、凝固，制得网状纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜。本发明优点在于制得的中空纤维膜流道无纤维堵塞现象，流动阻力小；拉伸强度达10－50MPa，爆破强度0.5－1MPa中空纤维膜孔径易控；制备过程连续操作，便于工业实现。
文档编号B01D71/00GK1864828SQ200610013558
公开日2006年11月22日 申请日期2006年4月28日 优先权日2006年4月28日
发明者李凭力, 刘杰, 解利昕, 王宇新, 王世昌 申请人:天津大学