1.一種親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜的制備方法,所述方法包括如下步驟:
(1)炔基化的聚甲基丙烯酸羥乙酯的制備
在反應(yīng)器中添加溶劑1,之后將聚甲基丙烯酸羥乙酯、催化劑、4-戊炔酸加入反應(yīng)器中,放入0℃的冰浴中反應(yīng),并且通入氮?dú)獗Wo(hù);反應(yīng)進(jìn)行20-50min后,將脫水劑溶解于溶劑1中,并在50-80min內(nèi)加入反應(yīng)器中,室溫下攪拌10-16h;其中,聚甲基丙烯酸羥乙酯、脫水劑、催化劑、4-戊炔酸用量的重量比為3-8∶5-10∶3-7∶4-10;所述溶劑1以體積份計(jì)的總用量與聚甲基丙烯酸羥乙酯以重量份計(jì)的比為10-20∶1;
之后,將反應(yīng)液用純水洗滌3-6次,抽濾,得到炔基化的聚甲基丙烯酸羥乙酯,備用;
(2)巰基化的納米SiO2的制備
稱取0.1-1重量份的納米SiO2分散于含5-15體積份純水的反應(yīng)器中,然后加入11-25體積份的乙醇,超聲分散15-30min后,通入氮?dú)庖匀コ磻?yīng)器中的空氣;量取0.1-1體積份的3-巰丙基三甲氧基硅烷與10-30體積份的乙醇,混合均勻后加入反應(yīng)器中,并邊攪拌邊加入2-8體積份的氨水,在50-90℃下攪拌反應(yīng)5-12h;
將反應(yīng)器中的液體倒出,用乙醇清洗3-8次后離心,取出上清液,將沉淀物在烘箱中烘干,烘箱溫度設(shè)定為40-70℃,得到巰基化的納米SiO2,備用;
(3)親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜的制備
按照聚偏氟乙烯樹脂∶溶劑2∶聚乙二醇添加劑∶聚乙烯吡咯烷酮添加劑按重量比12-25∶50-80∶5-15∶7-18混合配料,攪拌均勻,再加入步驟(1)制備的炔基化的聚甲基丙烯酸羥乙酯和步驟(2)制備的巰基化的納米SiO2,其中炔基化的聚甲基丙烯酸羥乙酯、巰基化的納米SiO2與聚偏氟乙烯樹脂的重量比為1-6∶0.2-2.5∶2-15;
然后采用負(fù)壓的方式進(jìn)行脫泡,脫泡后制成的鑄膜液放置于料罐中,于50-80℃保溫;用重量比為5-15∶70-95的溶劑2∶水混合溶劑作為凝固浴進(jìn)行循環(huán),然后按照下述方法制備親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜:
1)將中空纖維內(nèi)襯管依次通過(guò)涂膜裝置和凝膠槽,然后纏繞于收絲輪上;
2)開啟送絲機(jī)和收絲機(jī),調(diào)節(jié)二者轉(zhuǎn)速使裝備運(yùn)行,二者的速度均為6-25米/分,將料液加入反應(yīng)釜中,然后向反應(yīng)釜中加壓,使料液通過(guò)料管向涂膜裝置輸送;
3)纖維內(nèi)襯管在收絲機(jī)的牽引下,經(jīng)過(guò)涂膜裝置涂覆鑄膜液后進(jìn)入凝膠浴,纖維內(nèi)襯管外表面上的料液發(fā)生浸沒(méi)式相轉(zhuǎn)化而凝膠定型,失去流動(dòng)性,形成膜絲,通過(guò)收絲輪收集;
4)將膜絲在波長(zhǎng)為200-400nm的紫外光下輻照,使巰基裂解產(chǎn)生硫自由基,引發(fā)加成反應(yīng);
5)將引發(fā)完全后的膜絲放入水槽中浸泡10-30h,徹底置換出溶劑和添加劑;
6)將膜絲進(jìn)行干燥處理,得到所述親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜的制備方法,其特征在于,在步驟(1)中,
在反應(yīng)器中添加溶劑1,之后將聚甲基丙烯酸羥乙酯、催化劑、4-戊炔酸加入反應(yīng)器中,放入0℃的冰浴中反應(yīng),并且通入氮?dú)獗Wo(hù);反應(yīng)進(jìn)行25-40min后,將脫水劑溶解于溶劑1中,并在55-70min內(nèi)加入反應(yīng)器中,室溫下攪拌12-16h;其中,聚甲基丙烯酸羥乙酯、脫水劑、催化劑、4-戊炔酸用量的重量比為4-6∶6-9∶4-6∶5-8;所述溶劑1以體積份計(jì)的總用量與聚甲基丙烯酸羥乙酯以重量份計(jì)的比為11-15∶1;
之后,將反應(yīng)液用純水洗滌4-5次,抽濾,得到炔基化的聚甲基丙烯酸羥乙酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜的制備方法,其特征在于,在步驟(1)中,
所述脫水劑選自二環(huán)己基碳二亞胺或二氯乙烷;
所述催化劑選自4-二甲氨基吡啶或N-羥基鄰苯二甲酰亞胺;
所述溶劑1選自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亞砜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜的制備方法,其特征在于,在步驟(1)中,
所述脫水劑為二環(huán)己基碳二亞胺;
所述催化劑為4-二甲氨基吡啶;
所述溶劑1為N,N-二甲基甲酰胺;
所述聚甲基丙烯酸羥乙酯、脫水劑、催化劑、4-戊炔酸的重量比為5:7:5:6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜的制備方法,其特征在于,在步驟(2)中,
稱取0.3-0.7重量份的納米SiO2分散于含8-12體積份純水的反應(yīng)器中,然后加入15-22體積份的乙醇,超聲分散18-25min后,通入氮?dú)庖匀コ磻?yīng)器中的空氣;量取0.3-0.8體積份的3-巰丙基三甲氧基硅烷與15-25體積份的乙醇,混合均勻后加入反應(yīng)器中,并邊攪拌邊加入3-6體積份的氨水,在65-85℃下攪拌反應(yīng)6-10h;
將反應(yīng)器中的液體倒出,用乙醇清洗4-6次后離心,取出上清液,將沉淀物在烘箱中烘干,烘箱溫度設(shè)定為45-60℃,得到巰基化的納米SiO2,備用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜的制備方法,其特征在于,在步驟(2)中,
稱量0.5重量份的納米SiO2分散于含10體積份純水的反應(yīng)器中,然后加入20體積份的乙醇,超聲分散20min后,通入氮?dú)庖匀コ磻?yīng)器中的空氣;量取0.5體積份的3-巰丙基三甲氧基硅烷與15體積份的乙醇,混合均勻后加入反應(yīng)器中,并邊攪拌邊加入5體積份的氨水作為催化劑,在80℃下攪拌反應(yīng)8h。
將反應(yīng)器中的液體倒出,用乙醇清洗4次后離心,取出上清液,將沉淀物在烘箱中烘干,烘箱溫度設(shè)定為50℃,即可得到巰基化的納米SiO2,備用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜的制備方法,其特征在于,在步驟(3)中,
按照聚偏氟乙烯樹脂∶溶劑2∶聚乙二醇添加劑∶聚乙烯吡咯烷酮添加劑按重量比15-20∶55-70∶8-12∶10-15混合配料,使用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌均勻,再加入步驟(1)制備的炔基化的聚甲基丙烯酸羥乙酯和步驟(2)制備的巰基化的納米SiO2,其中炔基化的聚甲基丙烯酸羥乙酯、巰基化的納米SiO2與聚偏氟乙烯樹脂的重量比為2-5∶0.7-1.5∶5-12;
然后采用負(fù)壓的方式進(jìn)行脫泡,脫泡后制成的鑄膜液放置于料罐中,于65-75℃保溫;用重量比為6-12∶80-92的溶劑2∶水混合溶劑作為凝固浴進(jìn)行循環(huán),然后按照下述方法制備親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜:
1)將拖拽纖維輥中的中空纖維內(nèi)襯管依次通過(guò)涂膜裝置和凝膠槽,然后纏繞于收絲輪上;
2)開啟送絲機(jī)和收絲機(jī),調(diào)節(jié)二者轉(zhuǎn)速使裝備運(yùn)行,二者的速度均為10-20米/分,將料液加入反應(yīng)釜中,然后向反應(yīng)釜中加壓,使料液通過(guò)料管向涂膜裝置輸送;
3)纖維內(nèi)襯管在收絲機(jī)的牽引下,經(jīng)過(guò)涂膜裝置涂覆上料后進(jìn)入凝膠浴,纖維內(nèi)襯管外表面上的料液發(fā)生浸沒(méi)式相轉(zhuǎn)化而凝膠定型,失去流動(dòng)性,形成膜絲,通過(guò)收絲輪收集;
4)將膜絲在波長(zhǎng)為280-380nm的紫外光下輻照,使巰基裂解產(chǎn)生硫自由基,引發(fā)加成反應(yīng);
5)將引發(fā)完全后的膜絲放入水槽中浸泡15-28h,徹底置換出溶劑和添加劑;
6)將膜絲進(jìn)行干燥處理,干燥的溫度為18-30℃,干燥時(shí)間為8-15h,即得到所述親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜的制備方法,其特征在于,在步驟(3)中,
所述溶劑2選自二甲基乙酰胺、二甲基亞砜或N-甲基吡咯烷酮。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、7-8任一項(xiàng)所述的一種親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜的制備方法,其特征在于,在步驟(3)中,
按照聚偏氟乙烯樹脂∶二甲基乙酰胺∶聚乙二醇添加劑∶聚乙烯吡咯烷酮添加劑按重量比18∶60∶10∶12混合配料,使用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌均勻,再加入步驟(1)制備的炔基化的聚甲基丙烯酸羥乙酯和步驟(2)制備的巰基化的納米SiO2,其中炔基化的聚甲基丙烯酸羥乙酯、巰基化的納米SiO2與聚偏氟乙烯樹脂的重量比為3∶1∶9;
然后采用負(fù)壓的方式進(jìn)行脫泡,脫泡后制成的鑄膜液放置于料罐中,于70℃保溫;用重量比為10∶90的二甲基乙酰胺∶水混合溶劑作為凝固浴進(jìn)行循環(huán),然后按照下述方法制備親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜:
1)將拖拽纖維輥中的中空纖維內(nèi)襯管依次通過(guò)涂膜裝置和凝膠槽,然后纏繞于收絲輪上;
2)開啟送絲機(jī)和收絲機(jī),調(diào)節(jié)二者轉(zhuǎn)速使裝備運(yùn)行,二者的速度均為15米/分,將料液加入反應(yīng)釜中,然后向反應(yīng)釜中加壓,使料液通過(guò)料管向涂膜裝置輸送;
3)纖維內(nèi)襯管在收絲機(jī)的牽引下,經(jīng)過(guò)涂膜裝置涂覆上料后進(jìn)入凝膠浴,纖維內(nèi)襯管外表面上的料液發(fā)生浸沒(méi)式相轉(zhuǎn)化而凝膠定型,失去流動(dòng)性,形成膜絲,通過(guò)收絲輪收集;
4)將膜絲在波長(zhǎng)為365nm的紫外光下輻照,使巰基裂解產(chǎn)生硫自由基,引發(fā)加成反應(yīng);
5)將引發(fā)完全后的膜絲放入水槽中浸泡24h,徹底置換出溶劑和添加劑;
6)將膜絲進(jìn)行干燥處理,干燥的溫度為22-28℃,干燥時(shí)間為10-15h,即得到所述親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的方法制備得到的親水性納米雜化增強(qiáng)型中空纖維膜。