本发明属于材料科学领域，具体涉及一种多孔分离膜的制备方法。
背景技术：
作为一种低能耗，高效率的分离技术，膜技术已经在众多领域得到广泛应用，包括污水处理与回用、纯水生产、化工、能源、纯水生产、海水淡化、苦咸水淡化、市政供水、电子工业、制药和生物工程、食品及纺织等。中空纤维膜作为最常用的分离膜之一，应用规模在逐步扩大。另一方面膜材料及制膜工艺与膜结构有关，进一步会影响到分离膜的性能。目前中空纤维膜主要制备方法有熔纺-拉伸(mscs)法，浸没沉淀法(nips)和热致相分离(tips)法。拉伸法制备中空纤维膜技术在上世纪70年代已经被公开了，其孔隙率低，孔径分布宽，主要是聚丙烯和聚乙烯中空纤维膜，在国内外已经有了成熟的系列商品，一般作为低端产品。nips法是工业膜组件中采用的最多的方法，膜的通量高，但是膜丝强度较差，20世纪80年代开始有报道tips法制备分离膜，制备的膜强度高，孔径均一。
聚偏氟乙烯材料强度高，具有良好的抗氧化性及化学稳定性，因此成为应用得最多的分离膜材料之一，被应用于医疗、电子、食品、化工和市政用水等领域。现今广泛使用的聚偏氟乙烯中空纤维膜是nips法制备的，此方法虽然技术成熟，但是存在强度低，孔径分布宽等问题，难以满足一些较苛刻的使用条件。tips法制备聚偏氟乙烯分离膜可以得到较高孔隙率，孔径均匀的中空纤维膜，同时膜的强度高，利于大规模的工业应用。
中国专利cn200810147491和cn100509107采用高温容器制备铸膜液，并进行静置脱泡，流程耗时长，制备效率低，不利于批量连续制备。专利cn201210033423中公开的技术是采用预先制备铸膜液，再融化刮膜的方法，难以连续制备，制膜效率低。
本发明对聚偏氟乙烯分离膜的制备方法进行改进，选择粒径合适的聚合物原料，直接使用双螺杆挤出机进行连续混合、脱泡和挤出，工艺流程简单，高效而且简便的制得孔径均匀的聚偏氟乙烯中空纤维分离膜。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种多孔分离膜的制备方法，解决现有技术中聚偏氟乙烯多孔分离膜制备过程中使用复杂的溶解和脱泡工艺，工艺耗时长以及不利于大规模生产等问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种多孔分离膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、将聚合物和具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚合物和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至170～230℃，混合均匀并通过脱泡排气口进行脱泡，得到铸膜液；
步骤2、将步骤1中得到的铸膜液通过齿轮计量泵输送至喷丝头，同时将一定温度的内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜；
步骤3、将步骤2中得到的中空纤维膜经过一定距离的空气间隙后进入外凝固介质冷却，固化后收卷，再将中空纤维膜放入到一定温度的萃取剂中萃取；
步骤4、取出步骤3中萃取好的中空纤维膜，干燥脱除萃取剂后得到多孔分离膜。
在上述方案的基础上，步骤1中所述稀释剂的质量百分比为50～80％，稀释剂的温度为室温～120℃；所述聚合物的质量百分比为20～50％，聚合物为聚偏氟乙烯粉料，聚偏氟乙烯粉料的平均粒径为50～170μm。
在上述方案的基础上，所述聚合物的质量百分比为23～45％。
在上述方案的基础上，所述聚合物的质量百分比为28～40％。
在上述方案的基础上，步骤1中所述失重装置包括失重传感器、喂料器螺杆和控制系统。
在上述方案的基础上，步骤1中所述稀释剂为乙酰柠檬酸三丁酯，三乙酸甘油酯，二乙酸甘油酯，柠檬酸三丁酯，碳酸丙烯酯，己二酸二辛酯，己二酸二异辛酯，蓖麻油，碳酸二苯酯，丙三醇，二苯甲酮，聚乙二醇和1,2-丙二醇当中的一种或者两种的混合物。
在上述方案的基础上，步骤1中所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为48～100，所述液体进料口为1个或者2个，双螺杆挤出机的脱泡排气口为2-4个。
在上述方案的基础上，步骤2中所述的内凝固介质为空气或者液体，其中液体为乙酰柠檬酸三丁酯，三乙酸甘油酯，二乙酸甘油酯，柠檬酸三丁酯，碳酸丙烯酯，己二酸二辛酯，己二酸二异辛酯，蓖麻油，丙三醇，聚乙二醇和1,2-丙二醇当中的一种或者两种的混合物；所述内凝固介质的温度为40～160℃，喷丝头的温度为140～180℃。
在上述方案的基础上，步骤3中所述外凝固介质为空气或者液体，其中液体为水，乙酰柠檬酸三丁酯，三乙酸甘油酯，二乙酸甘油酯，柠檬酸三丁酯，碳酸丙烯酯，己二酸二辛酯，己二酸二异辛酯，蓖麻油，丙三醇，聚乙二醇和1,2-丙二醇当中的一种或者两种的混合物。
在上述方案的基础上，步骤3中所述空气间隙为0～200mm，外凝固介质的温度为-15℃～80℃，萃取时间为3～36小时，萃取的温度为室温～80℃。
在上述方案的基础上，所述萃取时间为6～24小时。
在上述方案的基础上，步骤4中所述的干燥方法采用制膜工艺中常用的干燥方法，所述萃取剂为甲醇、乙醇或异丙醇。
本发明与现有技术的实质性区别在于，采用适合双螺杆挤出机直接使用的聚合物和稀释剂，在双螺杆挤出机中将聚合物和稀释剂进行混合制备铸膜液，混合、塑化和脱泡是在短时间内连续完成的，适用于在常温下为固体或者液体的不同稀释剂，方便连续制备，避免原有工艺的长时间搅拌溶解，去掉了静置脱泡的步骤，工艺方便操作，易于工业化连续生产，降低生产和使用成本。
本发明的有益效果是：
本发明所述的中空纤维分离膜的制备方法中采用可以分别直接投加到双螺杆挤出机的聚合物和稀释剂，主要解决了以下问题：
(1)原有工艺中因为预混的聚合物与稀释剂密度不同造成分散困难，投料不均匀；
(2)原有工艺需要预先搅拌溶解，长时间静置或者真空脱泡。
本发明从工艺流程上实现连续化，显著缩短分离膜的制备时间，提高生产效率，产品质量稳定，强度高，在水处理、生物、医药和能源等领域可广泛的使用，具有良好的应用前景。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。如无特别指明，实施例中采用的原料均为市购。
其中，制备的样品的孔隙率采用poremaster-33型压汞仪(美国quantachrome公司)测得，通量均在0.1mpa下测得。
实施例1
一种多孔分离膜的制备方法，具体步骤如下：
步骤1、将聚偏氟乙烯和稀释剂储罐中具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和2个液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚偏氟乙烯的质量百分比为20％，平均粒径为50μm，乙酰柠檬酸三丁酯和己二酸二辛酯的混合物作为稀释剂，稀释剂的质量百分比为80％，稀释剂中乙酰柠檬酸三丁酯的质量百分比为90％，稀释剂的温度为室温，聚偏氟乙烯和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至170℃，混合均匀并通过2个脱泡排气口脱泡，得到铸膜液；
步骤2、将步骤1中得到的铸膜液通过齿轮计量泵输送至喷丝头，同时将乙酰柠檬酸三丁酯和己二酸二异辛酯的混合物作为内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜，其中乙酰柠檬酸三丁酯的质量百分比为80％，内凝固介质的温度为40℃，喷丝头的温度为140℃；
步骤3、将步骤2中得到的中空纤维膜经过5mm的空气间隙后进入外凝固介质冷却，固化后收卷，外凝固介质为水，外凝固介质的温度为80℃，再将中空纤维膜放入到甲醇中萃取，萃取时间为3小时，萃取的温度为室温；
步骤4、取出步骤3中萃取好的中空纤维膜，干燥脱除萃取剂后得到本发明的多孔分离膜。其性能示于表1中。
实施例2
一种多孔分离膜的制备方法，具体步骤如下：
步骤1将聚偏氟乙烯和稀释剂储罐中具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和1个液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚偏氟乙烯的质量百分比为50％，平均粒径为70μm，三乙酸甘油酯和己二酸二异辛酯的混合物作为稀释剂，稀释剂的质量百分比为50％，稀释剂中三乙酸甘油酯的质量百分比为85％，稀释剂的温度为120℃，聚偏氟乙烯和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至230℃，混合均匀并通过4个脱泡排气口进行脱泡，得到铸膜液；
步骤2、将步骤1中得到的铸膜液通过齿轮计量泵输送至喷丝头，同时将三乙酸甘油酯和聚乙二醇的混合物作为内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜，其中三乙酸甘油酯的质量百分比为70％，内凝固介质的温度为160℃，喷丝头的温度为180℃；
步骤3、将步骤2中得到的中空纤维膜经过200mm的空气间隙后进入外凝固介质冷却，固化后收卷，外凝固介质为空气，外凝固介质的温度为-15℃，再将中空纤维膜放入到乙醇中萃取，萃取时间为36小时，萃取的温度为60℃；
步骤4、取出步骤3中萃取好的中空纤维膜，干燥脱除萃取剂后得到本发明的多孔分离膜。其性能示于表1中。
实施例3
一种多孔分离膜的制备方法，具体步骤如下：
步骤1、将聚偏氟乙烯和稀释剂储罐中具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和2个液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚偏氟乙烯的质量百分比为23％，平均粒径为60μm，二乙酸甘油酯和蓖麻油的混合物作为稀释剂，稀释剂的质量百分比为77％，稀释剂中二乙酸甘油酯的质量百分比为90％，稀释剂的温度为100℃，聚偏氟乙烯和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至190℃，混合均匀并通过2个脱泡排气口进行脱泡，得到铸膜液；
步骤2、将步骤1中得到的铸膜液通过齿轮计量泵输送至喷丝头，同时将二乙酸甘油酯和蓖麻油的混合物作为内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜，其中二乙酸甘油酯的质量百分比为95％，内凝固介质的温度为120℃，喷丝头的温度为160℃；
步骤3、将步骤2中得到的中空纤维膜经过50mm的空气间隙后进入外凝固介质冷却，固化后收卷，外凝固介质为乙酰柠檬酸三丁酯和己二酸二辛酯的混合物，外凝固介质的温度为60℃，其中乙酰柠檬酸三丁酯质量百分比为90％，再将中空纤维膜放入到乙醇中萃取，萃取时间为24小时，萃取的温度为60℃；
步骤4、取出步骤3中萃取好的中空纤维膜，干燥脱除萃取剂后得到本发明的多孔分离膜。其性能示于表1中。
实施例4
一种多孔分离膜的制备方法，具体步骤如下：
步骤1、将聚偏氟乙烯和稀释剂储罐中具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和1个液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚偏氟乙烯的质量百分比为45％，平均粒径为110μm，柠檬酸三丁酯作为稀释剂，稀释剂的质量百分比为80％，稀释剂的温度为100℃，聚偏氟乙烯和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至210℃，混合均匀并通过3个脱泡排气口进行脱泡，得到铸膜液；
步骤2、将步骤1中得到的铸膜液通过齿轮计量泵输送至喷丝头，同时将丙三醇作为内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜，内凝固介质的温度为100℃，喷丝头的温度为170℃；
步骤3、将步骤2中得到的中空纤维膜经过50mm的空气间隙后进入外凝固介质冷却，固化后收卷，外凝固介质为三乙酸甘油酯和己二酸二异辛酯的混合物，外凝固介质的温度为60℃，其中三乙酸甘油酯质量百分比为90％，再将中空纤维膜放入到乙醇中萃取，萃取时间为12小时，萃取温度为80℃；
步骤4、取出步骤3中萃取好的中空纤维膜，干燥脱除萃取剂后得到本发明的多孔分离膜。其性能示于表1中。
实施例5
一种多孔分离膜的制备方法，具体步骤如下：
步骤1、将聚偏氟乙烯和稀释剂储罐中具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和2个液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚偏氟乙烯的质量百分比为28％，平均粒径为60μm，碳酸丙烯酯和碳酸二苯酯的混合物作为稀释剂，稀释剂的质量百分比为72％，稀释剂中碳酸丙烯酯的质量百分比为30％，稀释剂的温度为100℃，聚偏氟乙烯和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至190℃，混合均匀并通过2个脱泡排气口进行脱泡，得到铸膜液；
步骤2、将步骤1中得到的铸膜液输通过齿轮计量泵送至喷丝头，同时将柠檬酸三丁酯和1,2-丙二醇的混合物作为内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜，其中柠檬酸三丁酯的质量百分比为90％，内凝固介质的温度为120℃，喷丝头的温度为165℃；
步骤3、将步骤2中得到的中空纤维膜经过50mm的空气间隙后进入外凝固介质冷却，固化后收卷，外凝固介质为二乙酸甘油酯和丙三醇的混合物，外凝固介质的温度为60℃，其中二乙酸甘油酯质量百分比为90％，再将中空纤维膜放入到乙醇中萃取，萃取时间为24小时，萃取的温度为60℃；
步骤4、取出步骤3中萃取好的中空纤维膜，干燥脱除萃取剂后得到本发明的多孔分离膜。其性能示于表1中。
实施例6
一种多孔分离膜的制备方法，具体步骤如下：
步骤1、将聚偏氟乙烯和稀释剂储罐中具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和2个液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚偏氟乙烯的质量百分比为40％，平均粒径为110μm，二苯甲酮和碳酸二苯酯的混合物作为稀释剂，稀释剂的质量百分比为60％，稀释剂中二苯甲酮的质量百分比为90％，稀释剂的温度为100℃，聚偏氟乙烯和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至200℃，混合均匀并通过2个脱泡排气口进行脱泡，得到铸膜液；
步骤2、将步骤1中得到的铸膜液通过齿轮计量泵输送至喷丝头，同时将碳酸丙烯酯和1,2-丙二醇的混合物作为内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜，其中碳酸丙烯酯的质量百分比为90％，内凝固介质的温度为120℃，喷丝头的温度为165℃；
步骤3、将步骤2中得到的中空纤维膜经过50mm的空气间隙后进入外凝固介质冷却，固化后收卷，外凝固介质为柠檬酸三丁酯和聚乙二醇的混合物，外凝固介质的温度为60℃的，其中柠檬酸三丁酯质量百分比为90％，再将中空纤维膜放入到乙醇中萃取，萃取时间为24小时，萃取的温度为60℃；
步骤4、取出步骤3中萃取好的中空纤维膜，干燥脱除萃取剂后得到本发明的多孔分离膜。其性能示于表1中。
实施例7
一种多孔分离膜的制备方法，具体步骤如下：
步骤1、将聚偏氟乙烯和稀释剂储罐中具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和2个液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚偏氟乙烯的质量百分比为30％，平均粒径为110μm，二苯甲酮和丙三醇的混合物作为稀释剂，稀释剂的质量百分比为70％，稀释剂中二苯甲酮的质量百分比为95％，稀释剂的温度为100℃，聚偏氟乙烯和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至200℃，混合均匀并通过2个脱泡排气口进行脱泡，得到铸膜液；
步骤2、将步骤1中得到的铸膜液通过齿轮计量泵输送至喷丝头，同时将己二酸二辛酯作为内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜，内凝固介质的温度为120℃，喷丝头的温度为165℃；
步骤3、将步骤2中得到的中空纤维膜经过50mm的空气间隙后进入外凝固介质冷却，固化后收卷，外凝固介质为碳酸丙烯酯和蓖麻油的混合物，外凝固介质的温度为60℃，其中柠檬酸三丁酯质量百分比为95％，再将中空纤维膜放入到乙醇中萃取，萃取时间为24小时，萃取的温度为60℃；
步骤4、取出步骤3中萃取好的中空纤维膜，干燥脱除萃取剂后得到本发明的多孔分离膜。其性能示于表1中。
实施例8
一种多孔分离膜的制备方法，具体步骤如下：
步骤1、将聚偏氟乙烯和稀释剂储罐中具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和2个液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚偏氟乙烯的质量百分比为35％，平均粒径为110μm，二苯甲酮和聚乙二醇的混合物作为稀释剂，稀释剂的质量百分比为65％，稀释剂中二苯甲酮的质量百分比为90％，稀释剂的温度为100℃，聚偏氟乙烯和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至200℃，混合均匀并通过2个脱泡排气口进行脱泡，得到铸膜液；
步骤2、将步骤1中得到的铸膜液通过齿轮计量泵输送至喷丝头，同时将己二酸二辛酯作为内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜，内凝固介质的温度为120℃，喷丝头的温度为165℃；
步骤3、将步骤2中得到的中空纤维膜经过50mm的空气间隙后进入外凝固介质冷却，固化后收卷，外凝固介质为1,2-丙二醇，外凝固介质的温度为60℃，再将中空纤维膜放入到乙醇中萃取，萃取时间为24小时，萃取的温度为60℃；
步骤4、取出步骤3中萃取好的中空纤维膜，干燥脱除萃取剂后得到本发明的多孔分离膜。其性能示于表1中。
实施例9
一种多孔分离膜的制备方法，具体步骤如下：
步骤1、将聚偏氟乙烯和稀释剂储罐中具有一定温度的稀释剂采用失重装置按照一定比例分别通过固体进料口和2个液体进料口连续添加到双螺杆挤出机中，聚偏氟乙烯的质量百分比为35％，平均粒径为110μm，二苯甲酮和1,2-丙二醇的混合物作为稀释剂，稀释剂的质量百分比为65％，稀释剂中二苯甲酮的质量百分比为80％，稀释剂的温度为110℃，聚偏氟乙烯和稀释剂在双螺杆挤出机中加热至200℃，混合均匀并通过3个脱泡排气口进行脱泡，得到铸膜液；
步骤2、将步骤1中得到的铸膜液通过齿轮计量泵输送至喷丝头，同时将己二酸二辛酯作为内凝固介质引入到喷丝头中形成中空纤维膜，内凝固介质的温度为110℃，喷丝头的温度为160℃；
步骤3、将步骤2中得到的中空纤维膜经过50mm的空气间隙后进入外凝固介质冷却，固化后收卷，外凝固介质为1,2-丙二醇，外凝固介质的温度为60℃，再将中空纤维膜放入到乙醇中萃取，萃取时间为24小时，萃取的温度为60℃；
步骤4、取出步骤3中萃取好的中空纤维膜，干燥脱除萃取剂后得到本发明的多孔分离膜。其性能示于表1中。
表1聚偏氟乙烯分离膜的参数
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。