高剝離強(qiáng)度聚偏氟乙烯中空纖維復(fù)合膜的制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于聚偏氟乙烯中空纖維復(fù)合膜材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種高剝離強(qiáng)度聚偏氟乙烯中空纖維復(fù)合膜的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]浸沒(méi)式超濾技術(shù)是應(yīng)用于水處理中的膜生物處理技術(shù)，通過(guò)將膜分離技術(shù)和廢水生物處理技術(shù)組合而成的系統(tǒng)，是一種新興污水處理技術(shù)。聚偏氟乙烯中空纖維復(fù)合膜因具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)及城市污水處理、飲用水凈化、中水回用等多個(gè)領(lǐng)域。膜過(guò)濾過(guò)程分為過(guò)濾，反洗和化學(xué)加強(qiáng)反洗三個(gè)步驟。將聚偏氟乙烯分離膜用于浸沒(méi)式超濾技術(shù)，需要滿足以下條件:(1)膜親水性好、通量高、抗污能力高；(2)力學(xué)強(qiáng)度高；(3)抗剝離強(qiáng)度高。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)CN101264428B公開(kāi)了兩親性共聚物改性聚偏氟乙烯超濾膜的方法，將兩親性共聚物與聚偏氟乙烯共混，通過(guò)溶液相轉(zhuǎn)化法制備的膜具有獨(dú)特的幾十到幾百納米的較致密水凝膠表層，因此具有親水性、抗污染、大通量、高截留率的特點(diǎn)，該現(xiàn)有技術(shù)提供了使聚偏氟乙烯具有親水性、抗污染、大通量和高截留率特性的改性方法。加拿大Zenon公司(US Patent N0.5,472,607，US2003/009827 5A1, WO 00/78437 Al)公開(kāi)了一種制備真正意義上的聚合物復(fù)合中空纖維微孔膜技術(shù)。由該技術(shù)制備的聚合物復(fù)合中空纖維微孔膜只有薄薄的一層聚合物分離膜，其厚度為0.01~0.1mm，因此所得到的膜的水通量大大增加，跨膜壓力大大降低。但是，該中空纖維膜只是將聚合物分離膜復(fù)合在纖維編織管的外表面，因此聚合物分離膜與纖維編織管之間的結(jié)合能力不好，在對(duì)膜進(jìn)行反向清洗過(guò)程中，聚合物分離膜與纖維編織管間易發(fā)生剝離，抗剝離強(qiáng)度不高。采用編織管基材的復(fù)合膜存在涂覆層和編織管剝離的致命缺點(diǎn)，剝離強(qiáng)度一般都小于0.2MPa，因此本發(fā)明提供了一種具有高剝離強(qiáng)度的浸沒(méi)式用聚偏氟乙烯中空纖維復(fù)合膜的制備工藝，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中聚偏氟乙烯中空纖維復(fù)合膜的抗剝離強(qiáng)度不足的問(wèn)題，提供了一種具有高剝離強(qiáng)度的浸沒(méi)式用聚偏氟乙烯中空纖維復(fù)合膜的制備工藝。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
高剝離強(qiáng)度聚偏氟乙烯中空纖維復(fù)合膜的制備工藝，步驟如下:
(I)將纖維紗通過(guò)低分子聚偏氟乙烯溶液浸涂，干燥后通過(guò)高速編織機(jī)編織成中空纖維管；采用低分子聚偏氟乙烯溶液涂覆纖維紗，此纖維紗編織而成的中空纖維管與鑄膜液之間具有很強(qiáng)的結(jié)合力，涂覆膜層與中空纖維管剝離強(qiáng)度>0.5MPa。
[0006](2)將聚偏氟乙烯、溶劑、親水添加劑、致孔劑按重量比15~20:55~74:1~5: 10-20共混攪拌溶解均勻以制備鑄膜液；鑄膜液中采取和聚偏氟乙烯具有較好共混、相親性的親水性添加劑，成膜過(guò)程中與聚偏氟乙烯具有很好的結(jié)合性，制備的膜具有強(qiáng)持久親水性、抗污染、大通量、高截留率的特點(diǎn)，其膜的純水接觸角〈35°。
[0007](3)在90~120°C下，將鑄膜液和涂覆低分子聚偏氟乙烯的中空纖維管從噴絲頭同擠出，以中空纖維管做支撐，制得的復(fù)合膜力學(xué)強(qiáng)度大，強(qiáng)度>200N ;
(4)經(jīng)過(guò)5~50cm空氣段后浸入水浴槽，鑄膜液在熱誘導(dǎo)相分離和非溶劑致相分離下快速成膜，其中水浴槽的溫度為60~70°C，在空氣段熱誘導(dǎo)相分離占主導(dǎo)分相，非溶劑致相分離在水浴中占主導(dǎo)分相。
[0008](5)將步驟(4)得到的中空纖維膜中間體浸入30~55°C超純水中10~15小時(shí)；
(6)將步驟(5)得到的中空纖維膜中間體在50°C室溫下干燥，得到聚偏氟乙烯中空纖維膜。
[0009]優(yōu)選的，所述的纖維紗為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、尼龍、聚乙烯和聚丙烯中的一種。
[0010]優(yōu)選的，所述低分子聚偏氟乙烯溶液由聚偏氟乙烯和二甲基乙酰胺按重量比5-10:90~95比例溶解制成，聚偏氟乙烯分子量為10~40W。
[0011]優(yōu)選的，步驟(2)中所述的溶劑為三乙酸甘油酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中一種或幾種混合。
[0012]優(yōu)選的，步驟(2)中所述的親水添加劑為聚乙烯吡咯烷酮或聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物。
[0013]優(yōu)選的，步驟(2)中所述的致孔劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一種或幾種。
[0014]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用低分子聚偏氟乙烯溶液涂覆纖維紗，此纖維紗編織而成的中空纖維管與含聚偏氟乙烯的鑄膜液之間具有很強(qiáng)的結(jié)合力，涂覆膜層與中空纖維管剝離強(qiáng)度>0.5MPa，應(yīng)用于浸沒(méi)式水處理技術(shù)中，克服了聚偏氟乙烯纖維復(fù)合膜易剝離的缺點(diǎn)；鑄膜液中采取和聚偏氟乙烯具有較好共混、相親性的親水添加劑，成膜過(guò)程中與聚偏氟乙烯具有很好纏繞性，制備的膜具有強(qiáng)持久親水性，其膜的純水接觸角〈35度；以中空纖維管做支撐，制得的復(fù)合膜力學(xué)強(qiáng)度大，強(qiáng)度>300N。在熱誘導(dǎo)相分離和非溶劑致相分離下快速分相成膜，該膜為高結(jié)晶性非對(duì)稱微觀結(jié)構(gòu)，提高較優(yōu)的過(guò)濾精度。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明所述的高剝離強(qiáng)度聚偏氟乙烯中空纖維復(fù)合膜的制備工藝流程圖。
[0016]圖2是高剝離強(qiáng)度聚偏氟乙烯中空纖維復(fù)合膜外表面電鏡圖片。
[0017]其中:1纖維紗，2纖維紗放絲筒，3浸涂槽，4纖維絲錠子，5高速編織機(jī)，6中空纖維管，7中空纖維管放線筒，8噴絲頭，9水浴槽，10中空纖維復(fù)合膜收卷筒，11中空纖維復(fù)合膜，12計(jì)量泵，13涂覆液罐，14纖維紗收絲筒。
【具體實(shí)施方式】
[0018]結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，纖維紗I經(jīng)纖維紗放絲筒2進(jìn)入裝有聚偏氟乙烯溶液的浸涂槽3，對(duì)纖維紗I進(jìn)行浸涂，浸涂后的纖維紗I干燥后，經(jīng)纖維紗收絲筒14整理收絲，后經(jīng)纖維絲錠子4和高速編織機(jī)5編織成中空纖維管6，所述中空纖維管6經(jīng)中空纖維管放線筒7整理，并將其引至紡絲泵，裝有鑄膜液的涂覆液罐13通過(guò)計(jì)量泵12將鑄膜液泵入紡絲泵，同中空纖維管6 —起從噴絲頭8擠出，經(jīng)過(guò)空氣段后浸入水浴槽9，鑄膜液在熱誘導(dǎo)相分離和非溶劑致相分離下快速分相成膜，制得的中空纖維復(fù)合膜11經(jīng)超純水處理、干燥后，由中空纖維復(fù)合膜收卷筒10整理。
[0019]將纖維紗通過(guò)低分子聚偏氟乙烯溶液浸涂，干燥后通過(guò)高速編織機(jī)編織成中空纖維管；其中聚偏氟乙烯溶液由聚偏氟乙烯和二甲基甲酰胺按重量比5~10:90~95比例溶解制成，聚偏氟乙烯分子量為10~40W，干燥后通過(guò)高速編織機(jī)編織成中空纖維管；將聚偏氟乙烯、溶劑、親水添加劑、致孔劑按重量比15~20:55~74:1~5: 10-20共混攪拌溶解均勻以制備鑄膜液；將鑄膜液和涂覆低分子聚偏氟乙烯的中空纖維管從噴絲頭同擠出，經(jīng)過(guò)5~50cm空氣段后浸入60~70°C水浴槽，鑄膜液在熱誘導(dǎo)相分離和非溶劑致相分離下快速分相成膜；將上述得到的中空纖維膜中間體浸入30~55°C超純水中10~15小時(shí)；再將中空纖維膜中間體在50°C室溫下干燥，得到高剝離強(qiáng)度聚偏氟乙烯中空纖維膜。膜具有強(qiáng)持久親水性，其膜的純水接觸角〈35度；膜力學(xué)強(qiáng)度>300N。在熱誘導(dǎo)相分離和非溶劑致相分離下快速分相成膜，該膜為高結(jié)晶性非對(duì)稱微觀結(jié)