多孔多组份中空纤维复合膜喷丝头的制作方法

本实用新型涉及膜分离技术领域，具体涉及一种多孔多组份中空纤维复合膜喷丝头。

背景技术：

中空纤维膜是水处理、血透析、海水淡化、气体分离、液体分离等领域设备的核心部件，应用于反渗透膜、微滤膜，纳滤膜和超滤膜等方面的一种重要新材料，在环保水处理、血透析、气体分离等领域逐渐得到越来越广泛的应用，其特点在于无需支撑体、比表面积大、组件结构紧凑且小型轻便，加工简单，费用低，因而在环保水处理等领域逐渐得到越来越广泛的应用。目前，中空纤维膜在使用过程中主要存在以下问题：(1)膜的强度低，易断丝，造成中空纤维膜寿命短，日常维护次数多，水处理成本高；(2)亲水性差、易污染；(3)膜的水通量和截流率无法同时提高。现阶段中空纤维膜的力学强度增强方式主要包括：编织管增强、纤维丝增强和热致相分离法等。其中，编织管增强和纤维丝增强技术成本较高，生产效率低，同时，只是增加膜丝的强度而不能提高膜丝性能；而热致相分离法制膜过程中需添加稀释剂，并且是高分运行，成本高的同时也易在膜本体中残留塑化剂。因此，需要研发一种既能增强膜丝强度又能提高膜丝性能的一种新型中空纤维膜。中空纤维复合膜正满足这样的要求。

中空纤维复合膜是分离膜的一种,它是由两种(或两种以上)不同的材料采用一定的制备工艺复合而成的,其优点是:(1)它将两种不同性能的材料复合到一起,用多孔支撑层提供必需的机械强度,而用结构致密的超薄表层提供分离性能，实现了高通量和高选择性的结合；(2)一些质地较脆但具有很好的透过性和选择性的材料可以被用来制备复合膜；(3)柔性复合层在一定程度上缓解了流体冲击压力,也弥补了多孔支撑层上的个别缺陷,减少了应力集中的危害；(4)功能层厚度的降低也降低了复合膜的成本。

中空纤维膜的制备是离不开喷丝头的，除制膜设备和工艺参数影响膜丝性能外，喷丝头的结构和质量直接决定中空纤维膜的性能和结构。因此，要获得合适尺寸、外观和性能优良的中空纤维膜丝，优质的喷丝头设计是首要任务。

目前国内用于纺制中空纤维膜喷丝头大多都是用来生产单层均质中空纤维膜的，例如：专利CN2734778、CN201120028181.0、CN 203768512U、CN204570108U，CN101372765A、CN204803446U等。也有部分喷丝头用于生产编织管增强型中空纤维膜或纤维丝增强型中空纤维膜的，例如：专利CN205368568U、US Patent No.5427607、CN 101837248B、CN 102266726 A、CN 103031612 B等。但是，这些喷丝头生产的仍然是单皮层膜。制备多组份中空纤维复合膜用喷丝头相关报道极少，只有专利CN101560600A中提到了，但是这个喷丝头是单孔喷丝头，纺丝时每次只能出一根丝，生产效率极低，不能规模化大量生产。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了克服现有技术不足，现提出一种密封性较好、出丝多且出丝质量稳定的生产多组份中空纤维复合膜的喷丝头。

(二)技术方案

本实用新型的通过如下技术方案实现：本实用新型提出了一种多孔多组份中空纤维复合膜喷丝头,包括喷头基座、内层膜进料板、外层膜进料板、喷头盖、高强度不锈钢长针管和高强度不锈钢短针管；

喷头基座、内层膜进料板、外层膜进料板、喷头盖由上往下依次叠加设置；

高强度不锈钢长针管设置于内层膜进料板上；

高强度不锈钢短针管设置于外层膜进料板上；

高强度不锈钢长针管穿设于高强度不锈钢短针管内并与之同心。

优选地，所述喷头基座、内层膜进料板、外层膜进料板以及喷头盖连接处设置有相对应的销孔并通过销钉限位。

优选地，所述喷头基座上设置有芯液注入口。

优选地，所述外层膜进料板的顶面设置有锥形导料体，与内层膜进料板相对应的锥形面形成锥形内层膜容料腔。

优选地，所述喷头盖的顶面设置有锥形导料体，与外层膜进料板相对应的锥形面形成锥形外层膜容料腔。

优选地，所述内层膜进料板上芯液腔内侧四周均匀设置有若干针管安装孔一，设置有盲孔式的内层膜料液流道和内层膜料液注入口。

优选地，所述外层膜进料板上内层膜料液腔内侧四周均匀设置有若干与针管安装孔一位置对应的针管安装孔二，设置有盲孔式的外层膜料液流道和外层膜料液注入口。

优选地，所述喷头盖的顶面设置有外层膜料液腔，在外层膜料液腔内侧四周均匀设置有若干与针管安装孔二位置对应的喷丝成型孔。

优选地，所述高强度不锈钢短针管一端设置于针管安装孔二内，另一端穿设在所述喷丝成型孔内。所述高强度不锈钢长针管一端设置于针管安装孔一内，另一端穿设在高强度不锈钢短针管内。喷丝成型孔、高强度不锈钢短针管和高强度不锈钢长针管三者同心。

(三)有益效果

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、结构简单，制造工艺简单，在喷丝的生产过程中，芯液、料液的流动更均匀，膜丝厚度均匀，一致性好。

2、传统的中空纤维复合膜的制备方法往往包括:制备基膜—涂层—后处理等多步骤,较为繁琐。与多步的过程相比较,通过喷丝头中的多块进料板上的料液注入口，注入不同成分的高聚物，同时从喷丝头中挤出，一次形成多组分中空纤维复合膜，这种共挤出的工艺更为省时、费用也低；同时,共挤出过程也有效地避免重复处理带来的对基膜和复合层的损伤。

3、多孔设计可以大大提高生产效率。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型俯视图。

图3是图2中A-A剖视图。

图4是图3中局部放大图。

1-喷头基座；2-内层膜进料板；3-外层膜进料板；4-喷头盖；5-高强度不锈钢长针管；6-不锈钢短针管；11-芯液注入口；21-芯液腔体；22-针管安装孔一；23-密封凸台一；24-内层膜料液流道；25-锥形内层膜容料腔；26-内层膜料液注入口；31-内层膜料液腔；32-锥形导料体一；33-针管安装孔二；34-密封凸台二；35-外层膜料液流道；36-锥形外层膜容料腔；37-外层膜料液注入口；41-外层膜料液腔；42-锥形导料体二；43-喷丝成型孔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实施例仅仅以用于生产双组份中空纤维复合膜的多孔喷丝头为例。

如图1至图4所示的一种多孔多组份中空纤维复合膜喷丝头,包括喷头基座1、内层膜进料板2、外层膜进料板3、喷头盖4、高强度不锈钢长针管5和高强度不锈钢短针管6；喷头基座1、内层膜进料板2、外层膜进料板3、喷头盖4由上往下依次叠加设置；高强度不锈钢长针管5设置于内层膜进料板2上；高强度不锈钢短针管6设置于外层膜进料板3上；高强度不锈钢长针管5穿设于高强度不锈钢短针管6内并与之同心。所述喷头基座1、内层膜进料板2、外层膜进料板3以及喷头盖4之间为可拆卸连接，四块板的连接处还设置有位置对应的销孔并通过销钉限位。所述喷头基座1的中间设置有芯液注入口11。所述内层膜进料板2的顶面设置有圆形内凹式的芯液腔21；在芯液腔21内侧四周均匀设置有若干针管安装孔一22，内层膜进料板2的底部设置有一密封凸台一23，在密封凸台一23的内部设置有一盲孔式的内层膜料液流道24，在内层膜料液流道24的出口处设置有锥形内层膜容料腔25，在内层膜进料板2的侧面设置有连通至内层膜料液流道24的内层膜料液注入口26。所述外层膜进料板3的顶面设置有的内层膜料液腔31，在内层膜料液腔31内设置有锥形导料体一32，在内层膜料液腔31内侧四周均匀设置有若干与针管安装孔一22位置对应的针管安装孔二33，在外层膜进料板3的底部设置有一密封凸台二34，在密封凸台二34的内部设置有一盲孔式的外层膜料液流道35，在外层膜料液流道35的出口处设置有锥形外层膜容料腔36，在外层膜进料板3的侧面设置有连通至外层膜料液流道35的外层膜料液注入口37。所述喷头盖4的顶面设置有外层膜料液腔41，在所述外层膜料液腔41内设置有锥形导料体二42，在外层膜料液腔41内侧四周均匀设置有若干与针管安装孔二33位置对应的喷丝成型孔43。所述高强度不锈钢短针管6一端设置于针管安装孔二33内，另一端穿设在所述喷丝成型孔43内。所述高强度不锈钢长针管5一端设置于针管安装孔一22内，另一端穿设在高强度不锈钢短针管6内。喷丝成型孔43、高强度不锈钢短针管6和高强度不锈钢长针管5三者同心。

当需要生产多组份(2组份以上)中空纤维膜复合膜时，可以通过在此喷丝头中的喷丝盖4的上方增加相应数量的，结构与外层膜进料板3一致的进料板，同时，在增加的每个进料板上设置对应高强度不锈钢针管，并把上层的针管穿设在新增加的针管中与之同心，最终，达到所有的针管穿设在一起后与喷丝成型孔43同心。通过这样的方式来实现多组份(2组份以上)中空纤维膜复合膜的生产。

在喷丝过程中，芯液从芯液注入口11流入喷丝头，在压力及重力的作用下流入芯液腔体21，以平缓稳定的流速通过针管安装孔一22，流到高强度不锈钢长针管5中，以芯液流的形式从高强度不锈钢长针管5中流出。

另一方面，内层膜料液从内层膜料液注入口26流入喷丝头，在压力及重力作用下依次流过内层膜料液流道24和锥形内层膜容料腔25，流进内层膜料液腔31内，再流入由高强度不锈钢长针管5和高强度不锈钢短针管6构成的通道，以料液流的形式从高强度不锈钢短针管6喷出。同时，外层膜料液从外层膜料液注入口37流入喷丝头，在压力及重力作用下依次流过外层膜料液流道35和锥形外层膜容料腔36，流进外层膜料液腔41内，再流入由高强度不锈钢短针管6和喷丝成型孔43构成的通道，以料液流的形式从喷丝成型孔43喷出。

由于高强度不锈钢长针管5直径比高强度不锈钢短针管6的直径小，因此芯液流被从高强度不锈钢短针管6中喷出的内层料液流围绕，使得内层膜料液流形成管状，同时，又由于高强度不锈钢短针管6直径比喷丝成型孔43的直径小，因此从管状内层膜料液流被从喷丝成型孔43中喷出的外层膜料液流围绕，使得外层膜料液涂覆在管状内层膜料液外层，从而形成的双组份的中空纤维复合膜丝。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。