CN101560699A - 多组份中空纤维复合膜熔纺喷丝头 - Google Patents

多组份中空纤维复合膜熔纺喷丝头 Download PDF

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杨涛
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贠今天
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Abstract

本发明描述一种多组份中空纤维复合膜熔纺喷丝头，它包括测温传感器、底板、压板、盖板、二个密封垫和一个加热套。底板具有接口一，接受来自第一个纺丝机的熔融高聚物，即第一个组份。同时底板与压板配合构成喷丝口一，接口一与喷丝口一相通，第一个组份熔融高聚物从此喷出，形成中空纤维复合膜内层。压板具有接口二，接受来自第二个纺丝机的熔融高聚物，即第二个组份。压板与盖板配合构成喷丝口二，接口二与喷丝口二相通，第二个组份熔融高聚物从此喷丝口喷出，形成中空纤维复合膜第二层。以此类推，喷丝头可以通过加入更多压板的形式构成多组份喷丝头。整个喷丝头通过连接孔用螺钉连接。通过本发明喷丝头可以实现多组份高聚物一次成型中空纤维复合膜，不同熔点的高聚物(两种或多种)进行纺制膜丝。同时底座与压板、压板与盖板依靠子口配合保证同心，从而保证盖板芯杆，喷口一，喷口二三者同心，形成的中空纤维复合膜壁厚均匀。多组份高聚物通过本发明的喷丝头形成的中空纤维复合膜，主要用于气体分离、水质净化及反渗透。

Description

多组份中空纤维复合膜熔纺喷丝头
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1部分所述的多组份中空纤维复合膜熔纺喷丝头。通过本发明所得到的多组份熔纺中空纤维复合膜适用于气体和液体分离用。国际专利主分类号拟为Int.Cl.D01D4/00。
背景技术
近年来膜分离技术作为一种新型、高效的流体分离单元操作取得了令人瞩目的发展，已广泛应用于CO2分离回收与综合利用等气体分离领域，及水处理、化工、医药、食品、饮料等液体分离领域。与常规的卷式膜、管式膜、平板膜相比，中空纤维膜的特点是单位体积装填密度大、不需要支撑体、比表而积大、组件结构紧凑且小型轻便。中空纤维膜无需支撑体，其分离器可以自我支撑，省去了支撑材料，使加工简化，费用低，因而在大规模的海水淡化、污水处理、气体分离等工程中，中空纤维膜的应用有其独特的优势，是未来的发展趋势，尤其是具有高气体渗透率、高渗透选择性、化学稳定性以及热稳定性的新型复合膜材料及其制膜工艺装备。
喷丝头的结构与质量将直接决定中空纤维膜的结构与性能。目前喷丝头主要有纺丝用喷丝头、中空纤维用喷丝头两类，其中中空纤维膜的制备大致可以分为三类：溶液纺丝、熔融纺丝和半熔融纺丝，其制备离不开喷丝头。现有的喷丝头有插入管式纺丝喷头(CN1148639)、内插式纺丝喷头(CN2734778)、可调式中空纤维膜喷丝头(CN2119430)、喷丝板组合件(CN1535332)，这些喷丝头的中心管采用市售注射针，加热喷射时中心不稳定，易偏心，引起中空纤维复合膜壁厚不均匀，同时这些喷丝头常见于生产单层中空纤维膜材料，而用于中空纤维复合膜材料的喷丝头还较少见，美国专利USP20050031721公布了一种中空纤维单层膜的喷丝板，该喷丝板由一个喷丝孔和一个与喷丝孔相连的纤维形成通道，该通道中固装有导管，导管中设有中心管，中心管与该通道呈环状分布，中心管与导管紧密配合。美国专利USP 20040217510公开一种用于多组分中空纤维膜的喷丝头，在美国专利USP20050031721基础上加装一层外套形成外流道构成多组分中空纤维膜的喷丝头。中国专利CN201140041也公开了一种生产增强型中空纤维单层膜的喷丝板。该喷丝板由一个盖板(芯液板)、一个底板(料液板)组成，盖板和底板通过螺栓固定；底板中心有一料穴，在其一侧有一内插管式喷丝孔，料穴与喷丝孔之间通过料液通道相连接；盖板中心有一料液通孔，盖板与底板喷丝孔相对应的位置上固定着一个底座，上面均匀分布着三个或多个芯液导管，在靠近芯液导管的侧面上有一内螺纹芯液通孔，内螺纹芯液通孔与三孔或多孔芯液导管之间通过芯液通道相连。中国专利CN2535424公布一种微缺环形喷丝孔式多孔喷丝板，在喷丝孔的导孔底部设微缺环形喷丝口，在环形缺口处设支撑中心悬块的撑臂，撑臂的宽度为0.2-0.08毫米，喷丝口的长径比也即其孔长和直径之比为1∶1.6-2.0，在导孔下部为锥形孔，锥形孔与喷丝口相接；每块喷丝板上设有多个喷丝孔。该喷丝板改变中空纤维膜生产中采用插入管式喷丝头，易产生偏心，控制气液量难度大的问题。虽然每块喷丝板设有十几个至几十个喷丝孔，改变现有喷丝头只能单孔喷丝的问题，提高生产效率，但采用该喷丝头生产的仍然是单皮层膜。
随着社会的发展，膜技术应用领域的不断扩大，对膜的性能要求也在不断提高，而现有膜材料已不能满足使用要求。由于熔纺拉伸法制备中空纤维膜过程对环境污染小，适合大规模的工业化生产，可以降低成本，具有广阔的前景。喷丝头的结构与质量将直接决定中空纤维膜的结构与性能。目前还未见多组分熔融中空纤维复合膜制备用的喷丝板相关报道。本发明涉及多组份熔纺中空纤维复合膜用喷丝板。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：提供一种喷丝头，通过熔融纺丝法将具有不同熔点的多种高聚物一次加工成形中空纤维复合膜。同时保证喷口同心，在加压、加热喷射时中空纤维复合膜壁厚均匀。
本发明涉及一种按照权利要求1部分所述的多组份中空纤维复合膜熔纺喷丝板。通过本发明所得到的多组份熔纺中空纤维复合膜适用于液体和气体分离用。
按照本发明通过一种具有权利要求1特征的制造方法达到该目的。通过诸从属权利要求的特征和特征组合阐明本发明。
多个纺丝装置提供多组份高聚物，复合膜材料主要包括双、多皮层。多个纺丝装置连接一个喷丝板，多个纺丝装置分别熔纺不同成分的高聚物，熔纺出来的双组分或多组份高聚物通过一个喷丝板形成中空纤维复合膜，达到中空纤维复合膜一次成型。
本发明多组份熔融喷丝板，包括测温传感器(1)；盖板(2)；接口一(3)；压板(4)；底板(5)；加热套(6)；喷丝口二(7)；喷丝口一(8)；接口二(9)；密封圈一(10)；固定连接孔(11)，密封圈二(12)等部分。
与现有的技术相比，本发明的多组份中空纤维复合膜熔纺喷丝头具有多个接口，可以与多个挤出机相连；每个接口与同心环状喷口相通，保证来自多个挤出机的高聚物形成中空纤维复合膜，实现中空纤维复合膜一次成形；同时可以保证不同熔点的高聚物(两种或多种)进行纺制复合膜丝。同时底座与压板一靠子口(15)配合保证同心，压板一与压板二靠子口(13)保证同心。从而保证底座中芯杆，喷口一，喷口二三者同心。在加压、加热喷射时中空纤维复合膜壁厚均匀。
附图说明
以下借助实施例参照附图更相信地说明本发明的制造方法和喷丝板设备。其中：
图1本发明的多组份熔融喷丝板实施例的示意图；
图2本发明的多组份熔融喷丝板主要部分的直切面结构图；
图3本发明的多组份熔融喷丝板主要部分的组装图；
具体实施方式
图1本发明的多组份熔纺喷丝板实施例的示意图。图2本发明的多组份熔融喷丝板实施例主要部分的直切面结构图；图3本发明的多组份熔融喷丝板实施例主要部分的组装图；
多个纺丝装置提供多组份高聚物，通过连接件与一个喷丝头形成多组份熔纺中空纤维复合膜。复合膜包括双、多皮层。
平行并列的多个纺丝装置分别制造熔体膜。为此在多个纺丝装置中采用一个喷丝头，由此借助于多个纺丝装置可以一次纺制中空纤维复合膜。喷丝头及保温装置一套，有关喷丝头的设计需要如下：
1)喷丝头连接挤出机和计量泵，因此喷丝头上需要有与挤出机和计量泵的连接孔；
2)计量泵和传动系统在喷丝头下方；
3)喷丝头的物料进出口4个，分别为与挤出机出孔相连；与计量泵的入口和出口相连；与纺丝组件相连；
4)在喷丝头上预留与纺丝组件相连的物料出口，位置在机头方向。
多组份熔纺喷丝头(以双组分说明，本发明不限于双组分)，包括测温传感器(1)，用于测量喷丝头温度，可以使用螺纹固定。在底板(5)上加入压板(4)，底板(5)具有一个接口一(9)，可以通过螺纹与一个单纺丝机的输出口连接，接受来自第一个单纺丝机的熔融高聚物，即第一个组分。同时底板(5)与压板(4)构成喷丝口一(8)，接口一(9)与喷丝口一(8)相通，第一个组分熔融高聚物从此喷丝口喷出，形成中空纤维复合膜内层。在压板(4)上加入盖板(2)，压板(4)具有一个接口二(3)，可以通过螺纹与一个单纺丝机的输出口连接，接受来自第二个单纺丝机的熔融高聚物，即第二个组分。同时压板(4)与盖板(2)一构成喷丝口二(7)，接口二(9)与喷丝口二(7)相通，第二个组分熔融高聚物从此喷丝口喷出，形成中空纤维复合膜第二层。以此类推，喷丝头可以通过加入更多压板的形式构成多组份喷丝头。整个喷丝头通过连接孔(12)用螺栓连接。通过增加压板实现熔纺多组份中空纤维复合膜。多组份高聚物通过本发明喷丝头形成中空纤维复合膜，达到中空纤维复合膜一次成型，可以保证不同熔点的高聚物(两种或多种)进行纺制膜丝。同时底座与压板依靠子口(15)配合保证同心，压板与盖板依靠子口(13)配合保证同心。从而保证盖板芯杆，喷口一，喷口二三者同心。在加压、加热喷射时中空纤维复合膜壁厚均匀。

Claims (9)

1、本发明描述一种多组份中空纤维复合膜熔纺喷丝头，包括测温传感器(1)；盖板(2)；接口一(3)；压板(4)；底板(5)；加热套(6)；喷丝口二(7)；喷丝口一(8)；接口二(9)；密封圈一(10)；固定连接孔(11)，密封圈二(12)等部分。
2、按照权利要求1所述的喷丝头，其特征在于具有多个接口(以双组分为例，不限于双组分)，用于连接两个或多个挤出机。两个或多个挤出机连接一个喷丝头，两个或多个挤出机分别熔纺不同成分的高聚物，熔纺出来的多组份高聚物通过一个喷丝头形成中空纤维复合膜，达到中空纤维复合膜一次成型。
3、按照权利要求1所述的喷丝头，具有连续同心环状喷口(以双组分为例，不限于双组分，如7；8)，分别作为外层膜通道、内层膜通道和气体或液体通道，保证来自多个挤出机的多组份高聚物挤出形成中空纤维复合膜。
4、按照权利要求1所述的喷丝头，其喷丝融道长度与喷口直径比例≥10，可以保证中空纤维复合膜成形质量。
5、按照权利要求1所述的喷丝头，具有加热及温控功能。
6、按照权利要求1所述的喷丝头，其特征在于可以保证不同熔点的高聚物(两种或多种)进行纺制膜丝。
7、按照权利要求1所述的喷丝头，底座与压板、压板与盖板依靠子口(13，15)保证同心。从而保证盖板芯杆，喷口一，喷口二三者同心，使得中空纤维复合膜壁厚均匀。
8、按照权利要求1所述的喷丝头具有开放结构，易于通过增加压板实现与多个挤出机相连。
9、按照权利要求1所述的喷丝头可以多孔。
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PB01 Publication
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