《一种聚偏氟乙烯双层中空纤维膜的制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种聚偏氟乙烯双层中空纤维膜的制备方法.pdf（5页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103432915 A (43)申请公布日 2013.12.11 CN 103432915 A *CN103432915A* (21)申请号 201310370442.0 (22)申请日 2013.08.23 B01D 71/34(2006.01) B01D 67/00(2006.01) B01D 69/08(2006.01) (71)申请人 长沙奕景环保科技有限公司 地址 410205 湖南省长沙市高新区桐梓坡路 518# (72)发明人 蒋兰英 宋正伟 (54) 发明名称 一种聚偏氟乙烯双层中空纤维膜的制备方法 (57) 摘要 本发明涉及膜分离技术领域， 特别是一。
2、种聚 偏氟乙烯双层中空纤维膜的制备方法。本发明针 对一般商用聚偏氟乙烯分离膜通量较低的问题， 设计了通过纺织双层聚偏氟乙烯膜， 在外层膜添 加添加剂并在内层进行加入不同浓度的亲水性聚 合物提高其亲水性的方案， 制备了具有更高通量 的膜蒸馏膜。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 (10)申请公布号 CN 103432915 A CN 103432915 A *CN103432915A* 1/1 页 2 1. 一种聚偏氟乙烯双层中空纤维膜的制备方法， 其特征在于 ： A. 外层铸膜液的。
3、配制， 外层铸膜液由以下组分按重量百分比在 70-80下混合均匀而 成 ： 聚偏氟乙烯聚合物10-18%、 添加剂5-12%、 极性溶剂77-88% ； 其中极性溶剂为N-甲基吡 咯烷酮， 添加剂为丙三醇、 乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一种 ； B. 内层铸膜液的配制， 内层铸膜液由以下组分按重量百分比在 70-95下混合均匀而 成 ： 聚偏氟乙烯聚合物 10-20 %、 亲水性聚合物 0.5-2%、 极性溶剂 79.5-88% ； 其中极性溶剂 为 N- 甲基吡咯烷酮， 亲水性聚合物为聚乙烯醇、 聚丙烯酰胺或聚丙烯酸中的一种 ； C. 芯液的配制， 芯液为乙醇和水的混合液， 其中乙醇按重量百分。
4、比占 20-50 % ； D. 外层铸膜液、 内层铸膜液及芯液分别从喷丝头的外孔、 中间层和内孔同时挤出， 再进 入外凝胶浴相变成型， 形成中空纤维膜膜丝， 所述的外凝胶浴为水 ； E. 从外凝胶浴中收集到的膜丝放入水中浸泡， 再用有机溶剂对其浸泡、 晾干， 即得成 品。 2. 如权利要求 1 所述的一种聚偏氟乙烯双层中空纤维膜的制备方法， 其特征在于 ： 在 所述的 D 步骤中， 膜丝在进入凝胶浴之前会通过 2-10cm 的气隙高度， 在未相变之前铸膜液 会直接与空气接触。 3. 如权利要求 1 所述的一种聚偏氟乙烯双层中空纤维膜的制备方法， 其特征在于 ： 在 所述的 D 步骤中， 膜丝从。
5、喷丝头挤出时， 会由于溶液自身的重力或通过调节绕丝速度产生 拉力的影响下进入外凝胶浴， 其绕丝速度为 3-10m/min。 4. 如权利要求 1 所述的一种聚偏氟乙烯双层中空纤维膜的制备方法， 其特征在于 ： 在 所述的 E 步骤中， 所述的有机溶剂为甲醇或正己烷。 5. 如权利要求 1 所述的一种聚偏氟乙烯双层中空纤维膜的制备方法， 其特征在于 ： 在所述的 D 步骤中， 外层铸膜液、 内层铸膜液的挤出喷丝头的速度控制在 1-2ml/min 和 6-10ml/min， 铸膜液温度为 30-50； 芯液的流速控制在 2-10ml/min， 芯液温度为 10-50。 权 利 要 求 书 CN 1。
6、03432915 A 2 1/3 页 3 一种聚偏氟乙烯双层中空纤维膜的制备方法 0001 技术领域 0002 本发明涉及膜分离技术领域， 特别是一种聚偏氟乙烯双层中空纤维膜的制备方 法。 背景技术 0003 聚偏氟乙烯是一种半结晶型聚合物， 由于其 C-F 键键长短， 键能强， 使其具有耐高 温、 耐腐蚀、 强度高和韧性好等优良物化性质。由于其较好的疏水性特质， 其成为现在最流 行的疏水膜材料之一。对于 PVDF 材料存在的最主要问题是成膜之后膜丝的机械强度不够 高， 但我们可以通过交联使之提高强度。 而在使用共挤出工艺制膜过程中， 容易出现膜丝偏 心以及在不同铸膜液条件下膜丝壁厚发生少量偏。
7、差的缺陷， 这就要求我们在制膜过程中严 格控制操作条件以减少偏差。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种聚偏氟乙烯双层中空纤维膜的制备方法， 它有效解决 了现有商用聚偏氟乙烯分离膜通量较低的问题。 0005 本发明的目的是通过如下途径实现的 ： 一种聚偏氟乙烯双层中空纤维膜的制备方 法 ： A. 外层铸膜液的配制， 外层铸膜液由以下组分按重量百分比在 70-80下混合均匀而 成 ： 聚偏氟乙烯聚合物10-18%、 添加剂5-12%、 极性溶剂77-88% ； 其中极性溶剂为N-甲基吡 咯烷酮， 添加剂为丙三醇、 乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一种 ； B. 内层铸膜液的配制， 内层铸膜液由。
8、以下组分按重量百分比在 70-95下混合均匀而 成 ： 聚偏氟乙烯聚合物 10-20 %、 亲水性聚合物 0.5-2%、 极性溶剂 79.5-88% ； 其中极性溶剂 为 N- 甲基吡咯烷酮， 亲水性聚合物为聚乙烯醇、 聚丙烯酰胺或聚丙烯酸中的一种 ； C. 芯液的配制， 芯液为乙醇和水的混合液， 其中乙醇按重量百分比占 20-50 % ； D. 外层铸膜液、 内层铸膜液及芯液分别从喷丝头的外孔、 中间层和内孔同时挤出， 再进 入外凝胶浴相变成型， 形成中空纤维膜膜丝， 所述的外凝胶浴为水 ； E. 从外凝胶浴中收集到的膜丝放入水中浸泡， 再用有机溶剂对其浸泡、 晾干， 即得成 品。 0006。
9、 作为本方案的进一步优化， 在所述的 D 步骤中， 膜丝在进入凝胶浴之前会通过 2-10cm 的气隙高度， 在未相变之前铸膜液会直接与空气接触。 0007 作为本方案的进一步优化， 在所述的 D 步骤中， 膜丝从喷丝头挤出时， 会由于溶液 自身的重力或通过调节绕丝速度产生拉力的影响下进入外凝胶浴， 其绕丝速度为 3-10m/ min。 0008 作为本方案的进一步优化， 在所述的 E 步骤中， 所述的有机溶剂为甲醇或正己烷。 说 明 书 CN 103432915 A 3 2/3 页 4 0009 作为本方案的进一步优化， 在所述的 D 步骤中， 外层铸膜液、 内层铸膜液的挤出喷 丝头的速度控制。
10、在 1-2ml/min 和 6-10ml/min， 铸膜液温度为 30-50 ； 芯液的流速控制在 2-10ml/min， 芯液温度为 10-50。 0010 本发明一种聚偏氟乙烯双层中空纤维膜的制备方法， 通过在膜外层加入添加剂达 到提高分离膜的孔隙率， 同时通过提高膜内层的亲水性能而提高膜的造孔能力， 为了保证 分离膜所需满足膜蒸馏的疏水膜要求， 我们将保证分离膜外层具有疏水性的前提下， 对内 层进行亲水改性。本发明通过在膜外层添加添加剂使外层膜形成海绵状孔的形态， 提高膜 的孔隙率。 本发明通过在内层膜添加亲水性聚合物， 在与聚偏氟乙烯进行共混时， 有效的改 善了聚偏氟乙烯膜的亲水性， 。
11、同时由于在内层指状孔的出现有效的提高了分离膜的通量。 通过在外层实验表明， 本发明的膜蒸馏膜在 65的较低的温度下， 膜蒸馏的通量可以达到 24.4kgm-3h-1以上， 同时制膜设备及方法简单， 适用于工业化生产。 具体实施方式 0011 实施例一 ： 铸膜液、 芯液和外凝胶浴的配制 外层铸膜液采用聚偏氟乙烯聚合物、 溶剂 N- 甲基吡咯烷酮和添加剂聚乙二醇三种物 质按重量百分比 10%、 78%、 12% 在 70混合均匀 ； 内层铸膜液采用聚偏氟乙烯聚合物、 溶剂 N-甲基吡咯烷酮和添加剂聚乙烯醇三种物质按重量百分比14.25%、 85%、 0.75%在70混合 均匀 ； 芯液的组成为水。
12、 ； 凝胶浴的组成为水。 0012 中空纤维膜的纺制 使铸膜液从喷丝头外孔流出， 同时使芯液从喷丝头内孔流出， 并且内外铸膜液流速分 别为 6ml/min 和 2ml/min， 芯液流速为 2.5ml/min ； 形成的膜丝经过 10cm 的气隙高度后， 以 自由落体的绕丝速度进入外凝胶浴相变成型后收集， 上述过程中的铸膜液温度 30， 芯液 温度 25， 凝胶浴温度为 25。 0013 中空纤维膜后处理 将收集的膜丝首先放入水中浸泡 64 小时， 除去残余的极性溶剂， 然后在甲醇中浸泡 3 小时除去膜丝中所含的水溶液， 最后放入正己烷浸泡 3 小时， 脱去甲醇溶液后进行干燥。 0014 制成。
13、的膜丝通过膜蒸馏分离测试， 其膜通量为 24.4 kgm-3h-1。 0015 实施例二 ： 铸膜液、 芯液和外凝胶浴的配制 外层铸膜液采用聚偏氟乙烯聚合物、 溶剂 N- 甲基吡咯烷酮和添加剂聚乙烯吡咯烷酮 三种物质按重量百分比 10%、 78%、 12% 在 70混合均匀 ； 内层铸膜液采用聚偏氟乙烯聚合 物、 溶剂 N- 甲基吡咯烷酮和添加剂聚乙烯醇三种物质按重量百分比 14.25%、 85%、 0.75% 在 70混合均匀 ； 芯液的组成为水 ； 凝胶浴的组成为水。 0016 中空纤维膜的纺制 使铸膜液从喷丝头外孔流出， 同时使芯液从喷丝头内孔流出， 并且内外铸膜液流速分 别为 6ml/。
14、min 和 2ml/min， 芯液流速为 2.5ml/min ； 形成的膜丝经过 10cm 的气隙高度后， 以 自由落体的绕丝速度进入外凝胶浴相变成型后收集， 上述过程中的铸膜液温度 30， 芯液 说 明 书 CN 103432915 A 4 3/3 页 5 温度 25， 凝胶浴温度为 25。 0017 中空纤维膜后处理 将收集的膜丝首先放入水中浸泡 64 小时， 除去残余的极性溶剂， 然后在甲醇中浸泡 3 小时除去膜丝中所含的水溶液， 最后放入正己烷浸泡 3 小时， 脱去甲醇溶液后进行干燥。 0018 制成的膜丝通过膜蒸馏分离测试， 其膜通量为 10.4 kgm-3h-1。 0019 实施例。
15、三 ： 铸膜液、 芯液和外凝胶浴的配制 外层铸膜液采用聚偏氟乙烯聚合物、 溶剂 N- 甲基吡咯烷酮和添加剂聚乙烯吡咯烷酮 三种物质按重量百分比 10%、 78%、 12% 在 70混合均匀 ； 内层铸膜液采用聚偏氟乙烯聚合 物、 溶剂 N- 甲基吡咯烷酮和添加剂聚乙烯醇三种物质按重量百分比 13.5%、 85%、 1.5% 在 70混合均匀 ； 芯液的组成为水 ； 凝胶浴的组成为水。 0020 中空纤维膜的纺制 使铸膜液从喷丝头外孔流出， 同时使芯液从喷丝头内孔流出， 并且内外铸膜液流速分 别为 6ml/min 和 2ml/min， 芯液流速为 2.5ml/min ； 形成的膜丝经过 10cm 的气隙高度后， 以 自由落体的绕丝速度进入外凝胶浴相变成型后收集， 上述过程中的铸膜液温度 30， 芯液 温度 25， 凝胶浴温度为 25。 0021 中空纤维膜后处理 将收集的膜丝首先放入水中浸泡 64 小时， 除去残余的极性溶剂， 然后在甲醇中浸泡 3 小时除去膜丝中所含的水溶液， 最后放入正己烷浸泡 3 小时， 脱去甲醇溶液后进行干燥。 0022 制成的膜丝通过膜蒸馏分离测试， 其膜通量为 10.7 kgm-3h-1。 说 明 书 CN 103432915 A 5 。