一種聚氯乙烯中空纖維超濾膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚氯乙烯中空纖維超濾膜，其是用鑄膜液經(jīng)過成膜、親水處理后干燥而成；所述鑄膜液包括以質(zhì)量百分數(shù)計的以下組分：聚氯乙烯8-30%、聚丙烯腈1-3%、聚乙二醇4-15%、親水劑1-5%、余量為溶劑。本發(fā)明所述的聚氯乙烯中空纖維超濾膜增大聚氯乙烯中空纖維超濾膜的水通量和凝膠層的致密性，并提高了聚氯乙烯中空纖維超濾膜截留率。本發(fā)明的聚氯乙烯中空纖維超濾膜可用于水的凈化、污水處理、中水回用、生物醫(yī)用、飲料、糖酒、電子、化工等領(lǐng)域。
【專利說明】一種聚氯乙烯中空纖維超濾膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子膜材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種聚氯乙烯(PVC)中空纖維超濾 膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膜是具有選擇性分離功能的材料。利用膜的選擇性分離實現(xiàn)料液的不同組分的分 離、純化、濃縮的過程稱作膜分離技術(shù)。膜分離技術(shù)作為新型分離技術(shù)已廣泛應用于氣體分 離、物料分離和水處理，其中水處理領(lǐng)域?qū)δぎa(chǎn)品的需求量最大，它與傳統(tǒng)過濾的不同在于 膜可以在分子范圍內(nèi)進行分離，并且這過程是一種物理過程，不需發(fā)生相的變化和添加助 劑。膜分離技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)廣泛應用于許多領(lǐng)域，并且不斷擴大，應用領(lǐng)域越來越廣泛。 在膜分離應用領(lǐng)域中，聚氯乙烯(PVC)具有優(yōu)良的耐酸堿、耐高溫、耐菌類、價格低廉、原材 料易購等優(yōu)點，可制成中空纖維微濾膜和中空纖維超濾膜；聚氯乙烯膜(PVC)的過濾方式 分有內(nèi)壓式和外壓式，也可灌封成中空纖維管式膜組件和MBR簾布式膜組件。雖然聚氯乙 烯(PVC)應用領(lǐng)域廣泛，具有諸多優(yōu)點，但聚氯乙烯(PVC)膜親水性差，通量較低，韌性較差 等問題限制了其在超濾膜、微濾膜領(lǐng)域的進一步發(fā)展，而親水化改性是提高PVC的超濾膜 和微濾膜通量高，親水性好、截留率高、抗污等有效的研究的重點。
[0003]聚氯乙烯(PVC)分離膜的親水改性，多集中在表面改性和共混改性，由于聚氯乙烯 (PVC)的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性較差，表面的處理時對膜的性能結(jié)構(gòu)造成損害，共混接枝改 性對膜工藝要求嚴格，由于膜干濕法工藝鑄膜液的相轉(zhuǎn)化很難控制，在工藝不穩(wěn)定的情況 下，對膜孔結(jié)構(gòu)有影響、對膜通量、截留、強度都造成不穩(wěn)定的現(xiàn)象，很難實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)
化生產(chǎn)。
[0004]目前，國內(nèi)對于聚氯乙烯超濾膜和微濾膜的親水化改性主要是采用共混方法，即 通過添加親水性較強的添加劑劑組，如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、聚甲基丙 烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯酸等，在膜制備過程中同步實現(xiàn)親水化改性的目的，上述添加劑在 共混改性PVC膜時會得到較好的親水性以及較大的通亮，使得調(diào)控結(jié)構(gòu)成為可能，易于實 現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。但是由于聚合物之間相容性差異，聚合物鏈結(jié)構(gòu)多為線性，在成膜以及使用 過程中易流失。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的在于提供一種聚氯乙烯中空纖維超濾膜，增大 聚氯乙烯膜的水通亮，提高凝膠層的致密性，獲得高截留率的聚氯乙烯中空纖維超濾膜。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供一種聚氯乙烯(PVC)中空纖維超濾膜的制備方法，獲 得一種高通量、高截留率、高強度的聚氯乙烯中空纖維超濾膜。
[0007]為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種聚氯乙烯中空纖維超濾膜，其是用鑄膜液經(jīng)過成膜、親水處理后干燥而成；所 述鑄膜液包括以質(zhì)量百分數(shù)計的以下組分:[0009]聚氯乙烯8-30%
[0010]聚丙烯腈1-3%
[0011]聚乙二醇4-15%
[0012]親水劑1-5%
[0013]余量為溶劑。
[0014]作為本發(fā)明進一步的方案，所述鑄膜液包括以質(zhì)量百分數(shù)計的以下組分:
[0015]聚氯乙烯15-20%
[0016]聚丙烯腈1-3%
[0017]聚乙二醇8-10%
[0018]親水劑2-4%
[0019]余量為溶劑。
[0020]上述方案中，本發(fā)明所采用的溶劑為酰胺類溶劑，優(yōu)選為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一種或兩種混合。
[0021]本發(fā)明所采用的親水劑為丙烯腈、苯乙烯中的一種或兩種混合。
[0022]本發(fā)明所述的聚氯乙 烯中空纖維超濾膜的接觸角為50° -60°，水通亮為1050L/ (m2 ? h ? 0.1mpa)以上，截留率為 97-99%。
[0023]一種聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制備方法，其包括以下步驟:
[0024]I)配制鑄膜液:將上述組分混合后，在40_90°C下攪拌，真空脫泡后得到鑄膜液；
[0025]2)成膜處理:鑄膜液經(jīng)過紡絲機紡絲成真空纖維膜，然后浸入20_5(TC去離子水凝固浴中，得到中空纖維超濾膜；紡制出中空纖維超濾膜進行拉伸；
[0026]3)親水處理:將拉伸后的聚氯乙烯中空纖維超濾膜在親水溶液中浸泡、沖洗，進行親水化處理；
[0027]4)干燥:將親水化處理的聚氯乙烯膜取出，在溫室晾干。
[0028]優(yōu)選的，步驟2)中紡絲溫度為25_40°C，拉伸倍率為1_2倍。
[0029]優(yōu)選的，步驟3)親水溶液為親水劑的水溶液，其的親水劑的質(zhì)量濃度為5%，親水溶液的溫度為20-62°C。
[0030]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明主要通過聚合物合成雙親水性接枝共混物鑄膜液，由于雙親水性改性使共混聚氯乙烯中空纖維超濾膜可以很快使膜被水浸潤，這是因為雙親性接枝共聚物在相轉(zhuǎn)化成膜時在膜及膜表面形成幾百納米的較致密的凝膠層，凝膠層與水分子發(fā)生水合作用，形成水分子通道，增大聚氯乙烯中空纖維超濾膜的水通亮和凝膠層的致密性，并提高了聚氯乙烯中空纖維超濾膜截留率。本發(fā)明的聚氯乙烯中空纖維超濾膜可用于水的凈化、污水處理、中水回用、生物醫(yī)用、飲料、糖酒、電子、化工等領(lǐng)域。
[0031]下面結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。
【具體實施方式】
[0032]以下是本發(fā)明具體的實施例。
[0033]實施例1
[0034]一種聚氯乙烯中空纖維超濾膜，通過以下方法制備:[0035]( I)鑄膜液配制工藝:以二甲基甲酰胺為溶劑，加入聚氯乙烯共混后，再加入聚丙 烯腈(PAN)、丙烯酸、聚乙二醇在70°C溶解并攪拌12小時，真空脫泡得均相鑄膜液；
[0036](2)紡絲工藝:用紡絲機將所制的鑄膜液紡真空纖維膜，去離子水為凝固浴，紡絲 溫度為30°C，空氣層為30cm ；
[0037](3)拉伸工藝:在紡絲工藝后，對紡制出的聚氯乙烯中空纖維超濾膜進行拉伸，調(diào) 節(jié)導絲輪的轉(zhuǎn)速，控制拉伸位數(shù)為1.2倍；
[0038](4)親水化處理:將制得的聚氯乙烯中空纖維超濾膜在5%的親水劑溶液浸泡6小 時，進行親水化后處理；
[0039](5)干燥:將親水化處理的聚氯乙烯中空纖維超濾膜取出，在溫室晾干12小時得 到親水性的聚氯乙烯中空纖維超濾膜；
[0040]其中上述組分的用量分別為:
[0041]聚氯乙烯30%
[0042]聚丙烯腈1%
[0043]聚乙二醇4%
[0044]丙烯酸5%
[0045]余量為二甲基甲酰胺。
[0046]實施例2
[0047]一種聚氯乙烯中空纖維超濾膜，通過以下方法制備:
[0048]( I)鑄膜液配制工藝:以二甲基乙酰胺為溶劑，加入聚氯乙烯共混后，再加入聚丙 烯腈(PAN)、苯乙烯、聚乙二醇在40°C溶解攪拌12小時，真空脫泡得均相鑄膜液；
[0049](2)紡絲工藝:用所制鑄膜液紡真空纖維膜，去離子水為凝固浴，紡絲溫度為 30°C，空氣層為30cm ；
[0050](3)拉伸工藝:在紡絲工藝后，對紡制出的聚氯乙烯中空纖維超濾膜進行拉伸，調(diào) 節(jié)導絲輪的轉(zhuǎn)速，控制拉伸位數(shù)為1.5倍；
[0051](4)親水化后處理工藝:將制得的聚氯乙烯中空纖維超濾膜在5%的親水劑溶液浸 泡6小時,進行親水化后處理；
[0052](5)干燥:將親水化處理的聚氯乙烯中空纖維超濾膜取出，在溫室晾干12小時得 到親水性的聚氯乙烯中空纖維超濾膜；
[0053]其中上述組分的用量分別為:
[0054]聚氯乙烯15%
[0055]聚丙烯腈2%
[0056]聚乙二醇10%
[0057]苯乙烯3%
[0058]余量為二甲基乙酰胺。
[0059]實施例3
[0060]一種聚氯乙烯中空纖維超濾膜，通過以下方法制備:
[0061](I)鑄膜液配制工藝:以二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺為溶劑，加入聚氯乙烯共混 后，再加入聚丙烯腈(PAN)、丙烯酸、苯乙烯、聚乙二醇在90°C溶解攪拌12小時，真空脫泡得 均相鑄膜液；[0062](2)紡絲工藝:用所制鑄膜液紡真空纖維膜，去離子水為凝固浴，紡絲溫度為 30°C，空氣層為30cm ；
[0063](3)拉伸工藝:在紡絲工藝后，對紡制出的聚氯乙烯中空纖維超濾膜進行拉伸，調(diào)節(jié)導絲輪的轉(zhuǎn)速，控制拉伸位數(shù)為2倍；
[0064](4)親水化后處理工藝:將制得的聚氯乙烯中空纖維超濾膜在5%的親水劑溶液 (親水劑5%去離子水95%)浸泡6小時，進行親水化后處理；
[0065](5)干燥:將親水化處理的聚氯乙烯中空纖維超濾膜取出，在溫室晾干12小時得到親水性的聚氯乙烯中空纖維超濾膜；
[0066]其中上述組分的用量分別為:
[0067]聚氯乙烯8%
[0068]聚丙烯腈3%
[0069]聚乙二醇15%
[0070]親水劑1%
[0071]余量為溶劑，所述溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺按照質(zhì)量百分比為1:1的比例混合，所述親水劑為丙烯酸、苯乙烯質(zhì)量百分比為1:1的比例混合。
[0072]檢測結(jié)果
[0073]對上述實施例1-3的聚氯乙烯中空纖維超濾膜的性能進行檢測，檢測結(jié)果見表1。
[0074]
【權(quán)利要求】
1.一種聚氯乙烯中空纖維超濾膜，其特征在于其是用鑄膜液經(jīng)過成膜、親水處理后干 燥而成；所述鑄膜液包括以質(zhì)量百分數(shù)計的以下組分:聚氯乙烯8-30%聚丙烯臆1-3%聚乙二醇4-15%親水劑1-5%余量為溶劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氯乙烯中空纖維超濾膜，其特征在于所述鑄膜液包括以質(zhì) 量百分數(shù)計的以下組分:聚氯乙烯15-20%聚丙烯臆1-3%聚乙二醇8-10%親水劑2-4%余量為溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚氯乙烯中空纖維超濾膜，其特征在于:所述溶劑為二 甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一種或兩種混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚氯乙烯中空纖維超濾膜，其特征在于:所述親水劑為 丙烯腈、苯乙烯中的一種或兩種混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚氯乙烯中空纖維超濾膜，其特征在于:所述聚氯乙烯 中空纖維超濾膜的接觸角為50° -60°，水通亮為1050L/(m2*h*0.1mpa)以上，截留率為 97-99%。
6.一種如權(quán)利要求1所述的聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制備方法，其特征在于其包括 以下步驟:1)配制鑄膜液:將上述組分混合后，在40-90°C下攪拌，真空脫泡后得到鑄膜液；2)成膜處理:鑄膜液經(jīng)過紡絲機紡絲成真空纖維膜，然后浸入20-5(TC去離子水凝固 浴中，得到中空纖維超濾膜；紡制出中空纖維超濾膜進行拉伸；3)親水處理:將拉伸后的聚氯乙烯中空纖維超濾膜在親水溶液中浸泡、沖洗，進行親水 化處理；4)干燥:將親水化處理的聚氯乙烯膜取出，在溫室晾干。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:步驟2)中紡絲溫度為25-40°C，拉伸 倍率為1_2倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:步驟3)親水溶液為親水劑的水溶液， 其的親水劑的質(zhì)量濃度為5%，親水溶液的溫度為20-62°C。
【文檔編號】B01D67/00GK103495348SQ201310462664
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】徐祖亮 申請人:廣州超禹膜分離技術(shù)有限公司