专利名称：纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维微孔滤膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维微孔滤膜的制备方法。属于增强中空纤维膜的制备技术。
背景技术：
聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜以其良好的耐腐蚀性、耐溶剂性、和耐温性以及易于制备等特点备受关注。但是用普通的浸没沉淀法制备的PVDF中空纤维膜的拉伸强度一般比较低，其拉伸强度通常为5MPa以内，不能满足浸没式膜组件对中空纤维膜的使用强度要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜的制备方法，该方法过程简单，不但能有效控制膜的孔径大小和分布，而且所制得的膜拉伸强度达10MPa以上。
本发明是通过下述技术方案加以实现一种纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜的制备方法，其特征包括以下过程1.以100D/48F的涤纶、尼龙66或尼龙6为增强纤维，并经二甲基甲酰胺浸泡24小时进行预处理。
2.以聚偏氟乙烯为原料，选二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、磷酸三甲酯(TMP)、磷酸三乙酯(TEP)、六甲基磷酸铵(HMPA)或四甲基尿(TMU)为溶剂，选聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙二醇(PEG)为添加剂，按原料、溶剂、添加剂的质量比为(10～30)∶(60～90)∶(1～15)搅拌配制纺膜溶液。
3.采用步骤2配制的纺膜溶液以及经过步骤1处理后的增强纤维于温度为20-90℃，压力为0.1-0.6MPa及喷丝头芯液流量为1.0-8.0ml/min，牵引速度为0.5-10m/min操作条件下进行纺膜。
上述的纺膜温度为50-70℃，纺膜溶液配比为按原料∶溶剂∶添加剂＝(10～25)∶(65～85)∶(1～15)，纺膜压力为0.15-0.5MPa；每根中空纤维膜中增强纤维的数量为1-6根。
本发明的优点在于膜基材PVDF与增强纤维之间结合紧密；所制备的膜拉伸强度高，可以经受很大的经向张力；耐疲劳度提高；孔径大小范围易控；拉伸强度为10-15MPa，爆破强度为0.5-1.0MPa。
具体实施例方式
实施例一1.将处理好的3根涤纶纤维穿过喷丝头上相应的孔。
2.溶料罐中加入PVDF、DMAC及PVP，比例为18∶78∶4。
2、在25℃下搅拌，形成均相溶液，静置脱泡。
3、控制溶料罐中的压力为0.25MPa，温度为25℃，芯液流量为5ml/min，牵引速度50mm/s，使均相溶液通过喷丝头，经过25cm空气间隙，进入凝胶浴发生固化，纺制成PVDF中空纤维膜。
4、将上步纺制成的中空纤维膜放在水中浸泡，完成固化过程。
制得的增强PVDF中空纤维膜孔隙率为86％，0.04MPa透膜压差下，纯水通量为146kg/m2.h，平均孔径为0.5微米，中空纤维外径1.89毫米，壁厚0.34毫米。拉伸强度10.43MPa。
比较例一1.溶料罐中加入PVDF、DMAC及PVP，比例为18∶78∶4。
2.在25℃下搅拌，形成均相溶液，静置脱泡。
3.控制溶料罐中的压力为0.25MPa，温度为25℃，芯液流量为5ml/min，牵引速度50mm/s，使均相溶液通过喷丝头，经过25cm空气间隙，进入凝胶浴发生固化，纺制成PVDF中空纤维膜。
4.将上步纺制成的中空纤维膜放在水中浸泡，完成固化过程。
制得的增强PVDF中空纤维膜孔隙率为86％，0.04MPa透膜压差下，纯水通量为190kg/m2.h，平均孔径为0.7微米，中空纤维外径1.52毫米，壁厚0.29毫米。拉伸强度1.53MPa实施例二1.将处理好的3根涤纶纤维穿过喷丝头上相应的孔。
2.溶料罐中加入PVDF、DMAC及PVP，比例为20∶76∶4。
2、在25℃下搅拌，形成均相溶液，静置脱泡。
3、控制溶料罐中的压力为0.25MPa，温度为25℃，芯液流量为5ml/min，牵引速度50mm/s，使均相溶液通过喷丝头，经过25cm空气间隙，进入凝胶浴发生固化，纺制成PVDF中空纤维膜。
4、将上步纺制成的中空纤维膜放在水中浸泡，完成固化过程。
制得的增强PVDF中空纤维膜孔隙率为85％，0.04MPa透膜压差下，纯水通量为170kg/m2.h，平均孔径为0.38微米，中空纤维外径1.91毫米，壁厚0.33毫米。拉伸强度11.15MPa。
比较例二1.溶料罐中加入PVDF、DMAC及PVP，比例为20∶76∶4。
2.在25℃下搅拌，形成均相溶液，静置脱泡。
3.控制溶料罐中的压力为0.25MPa，温度为25℃，芯液流量为5ml/min，牵引速度50mm/s，使均相溶液通过喷丝头，经过25cm空气间隙，进入凝胶浴发生固化，纺制成PVDF中空纤维膜。
4.将上步纺制成的中空纤维膜放在水中浸泡，完成固化过程。
制得的增强PVDF中空纤维膜孔隙率为85％，0.04MPa透膜压差下，纯水通量为202kg/m2.h，平均孔径为0.48微米，中空纤维外径1.66毫米，壁厚0.28毫米。拉伸强度1.68MPa。
实施例三1.将处理好的3根涤纶纤维穿过喷丝头上相应的孔。
2.溶料罐中加入PVDF、DMAC及PVP，比例为25∶70∶5。
2、在25℃下搅拌，形成均相溶液，静置脱泡。
3、控制溶料罐中的压力为0.35MPa，温度为25℃，芯液流量为5ml/min，牵引速度50mm/s，使均相溶液通过喷丝头，经过25cm空气间隙，进入凝胶浴发生固化，纺制成PVDF中空纤维膜。
4、将上步纺制成的中空纤维膜放在水中浸泡，完成固化过程。
制得的增强PVDF中空纤维膜孔隙率为80％，0.04MPa透膜压差下，纯水通量为60kg/m2.h，平均孔径为0.18微米，中空纤维外径1.88毫米，壁厚0.37毫米。拉伸强度11.34MPa。
比较例三1.溶料罐中加入PVDF、DMAC及PVP，比例为25∶70∶5。
2.在25℃下搅拌，形成均相溶液，静置脱泡。
3.控制溶料罐中的压力为0.35MPa，温度为25℃，芯液流量为5ml/min，牵引速度50mm/s，使均相溶液通过喷丝头，经过25cm空气间隙，进入凝胶浴发生固化，纺制成PVDF中空纤维膜。
4.将上步纺制成的中空纤维膜放在水中浸泡，完成固化过程。
制得的增强PVDF中空纤维膜孔隙率为82％，0.04MPa透膜压差下，纯水通量为109kg/m2.h，平均孔径为0.23微米，中空纤维外径1.78毫米，壁厚0.23毫米。拉伸强度2.34MPa。
权利要求
1.一种纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜的制备方法，其特征包括以下过程1).以100D/48F的涤纶、尼龙66或尼龙6为增强纤维，并经二甲基甲酰胺浸泡24小时进行预处理；2).以聚偏氟乙烯为原料，选二甲基甲酰胺、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尿为溶剂，选聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇为添加剂，按原料、溶剂、添加剂的质量比为(10～30)∶(60～90)∶(1～15)搅拌配制纺膜溶液；3).采用步骤2)配制的纺膜溶液以及经过步骤1)处理后的增强纤维于温度为20-90℃，压力为0.1-0.6MPa及喷丝头芯液流量为1.0-8.0ml/min，牵引速度为0.5-10m/min操作条件下进行纺膜。
2.按权利要求1所述的纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜的制备方法，其特征在于，纺膜温度为50-70℃，纺膜溶液配比按原料∶溶剂∶添加剂＝(10～25)∶(65～85)∶(1～15)，纺膜压力为0.15-0.5MPa；每根中空纤维膜中增强纤维的数量为1-6根。
全文摘要
本发明公开了一种纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维微孔滤膜的制备方法。该方法以聚偏氟乙烯为原料，在溶剂、制膜添加剂的作用下，主要经过溶液制备→增强纤维预处理→纺丝→凝胶化→后处理步骤。其特征在于溶剂为二甲基甲酰胺、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尿极性溶剂；添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或氯化锂；增强纤维为涤纶、尼龙6或尼龙66；纺膜压力为0.1－0.6MPa。本发明制备的纤维增强型聚偏氟乙烯中空纤维微孔滤膜的外径为0.8－2.5毫米，孔径为0.1－2微米，孔径大小范围易控，拉伸强度为10－15MPa，爆破强度为0.5－1.0MPa。
文档编号B01D69/08GK1695777SQ20051001325
公开日2005年11月16日 申请日期2005年3月30日 优先权日2005年3月30日
发明者李凭力, 王世昌, 李英栋, 解利昕 申请人:天津大学