專利名稱：無紡管增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無紡管增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法。屬于高強(qiáng)度中空纖 維膜的制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
聚偏氟乙烯以其優(yōu)良的耐腐蝕、耐溶劑、耐候性及機(jī)械性能而被日益廣泛地應(yīng)用于膜 分離技術(shù)。聚偏氟乙烯中空纖維膜在廢水處理、生活污水回用及反滲透用水預(yù)處理方面有 較好的應(yīng)用。在這些處理過程中，中空纖維膜持續(xù)經(jīng)受使用及清洗時(shí)的水流沖擊，故需要 有較高的強(qiáng)度以保證其正常運(yùn)行，這一點(diǎn)在浸沒式膜組件中尤為突出。而一般方法制備的 聚偏氟乙烯中空纖維膜，其強(qiáng)度性能與分離透過性能同時(shí)集中于膜體，兩者難以兼顧，同 時(shí)材料本身也使得制備的聚偏氟乙烯中空纖維膜強(qiáng)度較低，難以滿足要求。而以合成纖維 為增強(qiáng)材料加入到中空纖維之中，利用合成纖維來承擔(dān)受力作用，則是一種效果明顯的方 法。專利200510013255.2公開了一種在中空纖維膜壁內(nèi)植入長纖維的方法，專利 200610013558.9則是在中空纖維膜壁內(nèi)置入長纖維編織網(wǎng)，使中空膜的強(qiáng)度得到提高。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種無紡管增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法。該方法制 備過程簡單，所制得的增強(qiáng)型中空纖維膜通量大，強(qiáng)度高。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的， 一種無紡管增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中空纖維膜的 制備方法，其方法特征包括以下過程1.無紡管的制備(1) 將長度為1 mm 6mm的100D/48F滌綸短纖維分散到濃度為0.05% 0。15%聚丙 烯酰胺(PMMA)溶液中，得到濃度為0.8g/L 1.3g/L的纖維料漿，通過管型模具制成無紡管坯。(2) 將無紡管坯置于兩平板間，內(nèi)插圓棒，進(jìn)行碾壓干燥，制得無紡管。(3) 將顆粒狀的聚氨酯樹脂(PU)與N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)混合，加熱，使PU 充分溶解于DMAc中，制得質(zhì)量濃度為5呢 15呢的PU膠粘劑；將步驟(2)無紡管浸入PU 粘合劑中，ls 5s后從膠粘劑中取出，再浸入水中20min 45min，取出，干燥。得到增強(qiáng)的無紡管。(4) 對步驟(3)得到的增強(qiáng)無紡管進(jìn)行熱處理。在4(XTC 60(TC條件下焙烘ls 6s，得 到外徑為1.4mm 2.4mm的二次增強(qiáng)無紡管。2. 以聚偏氟乙烯為膜材料，以N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、 N-甲基吡咯烷酮、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、六甲基磷酸銨或四甲基脲為溶劑，以聚乙烯 吡咯垸酮，聚乙二醇，氯化鋰，硝酸鈉或乙醇為添加劑，按聚偏氟乙烯與溶劑和添加劑質(zhì) 量比為(5 30):(55 95):(1 15)配制制膜液。3. 將步驟1制得的二次增強(qiáng)無紡管，浸入步驟2得到的制膜液中，進(jìn)行涂敷，將涂 敷后的無紡管浸入溫度20-C 9(TC，壓力0.1 MPa 0.6MPa，水為介質(zhì)的凝固浴中，得到 外徑為2.6mm 3.0mm的增強(qiáng)型中空纖維膜。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于制備過程簡單，制備過程中通過增強(qiáng)型中空纖維膜制備條件的可控 性，可以得到孔隙率為45% 70%，孔徑為0.25lim 0.45um,壁厚為0.3~0.6mm的增 強(qiáng)型中空膜；以網(wǎng)絡(luò)狀的纖維結(jié)構(gòu)對中空纖維膜進(jìn)行增強(qiáng)，無紡管增強(qiáng)層與分離膜層之間 的接觸點(diǎn)多、結(jié)合緊密，所制得的增強(qiáng)型中空纖維膜的拉伸強(qiáng)度達(dá)18.5MPa 25.5MPa， 抗爆破強(qiáng)度達(dá)0.35MPa 0.55MPa，純水通量為450L/m 2 h 950L/m 2 . h。


圖1為本發(fā)明制得的增強(qiáng)型中空纖維膜的軸向截面圖。圖中上表層為分離膜層，下層為無紡管增強(qiáng)層。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一1. 取長度為2mm的100D/48F滌綸短纖維20g,與20kg的濃度為0.1%的PMMA溶液混合，攪拌，得到均一的單纖維料漿。2. 利用管型模具制得無紡管坯，對其進(jìn)行平板碾壓，干燥。得到外徑為2.8mm 3.2mm的無紡管。3. 取10g聚氨酯與90gDMAc混合，在10(TC下，使聚氨酯充分溶解，得到10%的聚 氨酯膠粘劑。4. 將步驟2所制得無紡管坯浸入步驟3制得的聚氨酯膠粘劑中，3s后，取出放入水中， 無紡管的纖維層得到粘合而固結(jié)在一起，得到增強(qiáng)的無紡管。5. 將步驟4制得的增強(qiáng)無紡管進(jìn)行焙烘，溫度為550°C，時(shí)間為3s，得到壁厚為0.3mm， 外徑為2.4mm的再次增強(qiáng)無紡管。6. 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6(TC下攪拌8小時(shí)，溶解后靜置脫泡，得到制膜液。7. 將步驟5制得的再次增強(qiáng)無紡管浸入步驟6制備的制膜液中，浸潤完全后，取出浸 入溫度為20'C的水中，常壓下浸泡48h，取出自然干燥，得到無紡管增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中 空纖維膜。經(jīng)上述步驟所制得的無紡管增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中空纖維膜，性能參數(shù)為膜孔徑為0.27 H m,外徑2.6mm，壁厚0.4mm， O.lMPa下純水通量750L/m 2 *h，爆破強(qiáng)度0.51MPa， 拉伸強(qiáng)度25.5MPa，孔隙率61%。實(shí)施例二1. 以實(shí)施例一中步驟l-6相同的原料質(zhì)量及操作條件制備無紡管。2. 取聚偏氟乙烯50g, N， N-二甲基乙酰胺425g，聚乙烯吡咯垸酮25g，加入溶料罐 中，在6(TC下攪拌8小時(shí)，溶解后靜置脫泡，得到制膜液。3. 將步驟1制得的再次增強(qiáng)無紡管浸入步驟2制備的制膜液中，浸潤完全后，取出浸 入溫度為20。C的水中，常壓下浸泡48h，取出自然干燥，得到無紡管增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中 空纖維膜。經(jīng)上述步驟所制得的無紡管增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中空纖維膜，性能參數(shù)為膜孔徑為 0.42 U m，外徑2.7mm，壁厚0.45mm， O.lMPa下純水通量86017m 2 *h,爆破強(qiáng)度0.41MPa， 拉伸強(qiáng)度23MPa，孔隙率68%。實(shí)施例三1. 取長度為2.5mm的100D/48F漆綸短纖維20g，與20kg的濃度為0.1%的PMMA溶 液混合，攪拌，得到均一的單纖維料漿。2. 利用管型模具制得無紡管坯，對其進(jìn)行平板碾壓，干燥。得到外徑為2.9mm 3.3mm的無紡管。3. 以實(shí)施例一中步驟3-5相同的程序制備外徑為2.5111111的再次增強(qiáng)無紡管。4. 取聚偏氟乙烯50g， N， N-二甲基乙酰胺425g，氯化鋰25g，加入溶料罐中，在60 'C下攪拌8小時(shí)，溶解后靜置脫泡，得到制膜液。5. 將步驟3制得的再次增強(qiáng)無紡管浸入步驟4制備的制膜液中，浸潤完全后，取出浸 入溫度為20"C的水中，常壓下浸泡48h，取出自然干燥，得到無紡管增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中 空纖維膜。經(jīng)上述步驟所制得的無紡管增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中空纖維膜，性能參數(shù)為膜孔徑為 0.29 y m,外徑2.7mm，壁厚0.4mm， O.lMPa下純水通量465L/m 2 *h，爆破強(qiáng)度0.32MPa， 拉伸強(qiáng)度20.3MPa,孔隙率48%。
權(quán)利要求
1.一種無紡管增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法，其方法特征包括以下過程1).無紡管的制備(1)將長度為1mm～6mm的100D/48F滌綸短纖維分散到濃度為0.05％～0.15％聚丙烯酰胺溶液中，得到濃度為0.8g/L～1.3g/L的纖維料漿，通過管型模具制成無紡管坯；(2)將無紡管坯置于兩平板間，內(nèi)插圓棒，進(jìn)行碾壓干燥，制得無紡管；(3)將顆粒狀的聚氨酯樹脂與N，N-二甲基乙酰胺混合，加熱，使聚氨酯充分溶解于N，N-二甲基乙酰胺中，制得質(zhì)量濃度為5％～15％的聚氨酯膠粘劑；將步驟(2)無紡管浸入聚氨酯粘合劑中，1秒～5秒后從膠粘劑中取出，再浸入水中20分鐘～45分鐘，取出，干燥，得到增強(qiáng)的無紡管；(4)對步驟(3)得到的增強(qiáng)無紡管進(jìn)行熱處理，在400℃～600℃條件下焙烘1秒～6秒，得到外徑為1.4mm～2.4mm的二次增強(qiáng)無紡管；2).以聚偏氟乙烯為膜材料，以N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、六甲基磷酸銨或四甲基脲為溶劑，以聚乙烯吡咯烷酮，聚乙二醇，氯化鋰，硝酸鈉或乙醇為添加劑，按聚偏氟乙烯與溶劑和添加劑質(zhì)量比為(5～30)∶(55～95)∶(1～15)配制制膜液；3).將步驟1)制得的二次增強(qiáng)無紡管，浸入步驟2)得到的制膜液中，進(jìn)行涂敷，將涂敷后的無紡管浸入溫度20℃～90℃，壓力0.1MPa～0.6MPa，水為介質(zhì)的凝固浴中，得到外徑為2.0mm～3.0mm的增強(qiáng)型中空纖維膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無紡管增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中空纖維微孔濾膜的制備方法。該方法過程包括將一定長度的滌綸短纖維分散到聚丙烯酰胺溶液中，制得纖維料漿，通過管型模具制成無紡管坯，對其進(jìn)行碾壓、粘合及焙烘處理，得到增強(qiáng)的無紡管；以聚偏氟乙烯為膜材料，以N，N-二甲基甲酰胺等為溶劑，以聚乙烯吡咯烷酮等為添加劑，按聚偏氟乙烯與溶劑和添加劑一定質(zhì)量比配制制膜液；將制得的增強(qiáng)無紡管浸入制膜液中，進(jìn)行涂敷，固化，得到增強(qiáng)型中空纖維膜。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于制備過程簡單，制得的增強(qiáng)型中空纖維膜強(qiáng)度高，純水通量為450L/m²·h～950L/m²·h。
文檔編號B01D69/00GK101239281SQ20071015025
公開日2008年8月13日 申請日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者吳浩赟, 常賀英, 李憑力, 王世昌, 解利昕 申請人:天津大學(xué)