CN103933866A - 一种中空纤维316l不锈钢膜的制备方法 - Google Patents

一种中空纤维316l不锈钢膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103933866A
CN103933866A CN201310017920.XA CN201310017920A CN103933866A CN 103933866 A CN103933866 A CN 103933866A CN 201310017920 A CN201310017920 A CN 201310017920A CN 103933866 A CN103933866 A CN 103933866A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stainless steel
doughnut
membrane
preparation
casting solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310017920.XA
Other languages
English (en)
Inventor
许振良
马晓华
白昱
魏永明
许海涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China University of Science and Technology
Original Assignee
East China University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China University of Science and Technology filed Critical East China University of Science and Technology
Priority to CN201310017920.XA priority Critical patent/CN103933866A/zh
Publication of CN103933866A publication Critical patent/CN103933866A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明涉及一种中空纤维316L不锈钢膜的制备方法，其包括如下步骤：(1)在有机溶剂中由316L不锈钢粉末、一种聚合物粘合剂和(或)一种增粘剂或分散剂来配制一悬浮铸膜液；(2)将步骤(1)中悬浮铸膜液通过干-湿法(NIPS)纺丝装置制备成中空纤维316L不锈钢基膜前驱体；(3)在一炉中将步骤(2)中中空纤维316L不锈钢基膜前驱体采用程序升温法进行烧结。本方法制备工艺简单，无复杂设备要求，操作方便、快捷。

Description

一种中空纤维316L不锈钢膜的制备方法
【技术领域】
本发明涉及一种中空纤维316L不锈钢膜的制备方法，具体地说涉及一种采用干-湿法(NIPS)纺丝装置制备中空纤维316L不锈钢基膜前驱体，再采用程序升温法进行烧结，获得一种中空纤维316L不锈钢膜。
【背景技术】
金属膜具有高的机械强度、优良的热传导性能、良好的韧性，且容易密封成构件，克服了陶瓷膜脆且组件的高温密封和连接困难的缺点，广泛应用于机械、电于、化学、原于能、医药卫生生物等领域，其研究与开发具有十分诱人的发展前景。
人们对金属膜的研究始于20世纪40年代，用金属镍膜分离铀同位素，但由于它的热稳定性差，未能实现大规模工业应用。随后几十年里，金属膜的发展进入了瓶颈期，国内外对多孔金属膜鲜有报道。直到20世纪90年代，由美国Graver公司研制成功出一种以不锈钢为基体，TiO2陶瓷为膜层材料的Scepter金属膜(Young-Beom Kim，Kisay Lee，Jung-Hoon Chung.Optimumcleaning-in-place condition for stainless steel microfiltration membrane fouled byterephthalic acid solids[J].Journal ofMembrane Science，2002，209(1)：233-240；John J.Poter，Regina S.Poter.Filtration studies of selected anionic dyes usingasymmetric titanum dioxide membranes on porous stainless-steel tubes[J].Journalof Membrane Science，1995，101(1)：67-81)，开创了多孔金属膜研究的新篇章。它主要用来进行液固分离、气固分离、固固分离，但分离精度仍属于微滤范畴，可达到0.1μm。目前国内还没有哪个厂家能够生产出这种精度的不锈钢膜。2002年，上海凯能公司生产出了Scepter系列不锈钢膜，但其核心部件不锈钢管依然从美国进口，其制备技术是美国专利，属于商业机密。德国的GKN公司和韩国也对金属膜进行了大量的研究，韩国主要是在多孔不锈钢基体上制备钯膜用以分离H2和N2。
国内对于不锈钢膜的报道很少，多数研究是在商业化的不锈钢基体上进行涂层。西北有色金属研究院、北京钢铁研究总院在金属材料烧结方面做了大量研究(黄国涛，左孝青，孙彦琳，等.多孔金属过滤材料研究进展[J].材料导报，2010，24(16)：448-456)，但仍处于实验室研究阶段。英国石油有限公司与大连化学物理研究所联合起来对金属钯复合膜或合金钯复合膜进行了大量的研究，也申请了很多专利(英国石油有限公司，大连化学物理研究所，金属钯复合膜或合金钯复合膜以及它们的制备方法，公开号：1929900)，但都没有对不锈钢中空纤维膜基体进行研究。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种中空纤维316L不锈钢膜的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种中空纤维316L不锈钢膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在有机溶剂中由316L不锈钢粉末、聚合物粘合剂和(或)增粘剂或分散剂来配制悬浮铸膜液；
所述的悬浮铸膜液具有的粘度为1400～34000mPa·s。
所述的聚合物粘合剂是一种不溶于水的化合物，为聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚氯乙烯(PVC)和聚偏氟乙烯(PVDF)等的一种或几种混合物；
所述的增粘剂或分散剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP，K90)等；
所述的有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等；
所述悬浮铸膜液通过混合以下成分组成：
(a)至少一种316L不锈钢粉末，占该悬浮铸膜液总质量的30～60％；
(b)至少一种聚合物粘合剂，占该悬浮铸膜液总质量的5～20％；
(c)至少一种增粘剂或分散剂，占该悬浮铸膜液总质量的0.1～2％；
(d)有机溶剂，为余量；
在任何情况下，上述316L不锈钢粉末、聚合物粘合剂、增粘剂或分散剂以及有机溶剂的质量总和为100％；
(2)将上述步骤(1)中得到的悬浮铸膜液通过干-湿法(NIPS)纺丝装置制备成316L不锈钢中空纤维基膜前驱体；
(3)在炉中对上述步骤(2)中的中空纤维316L不锈钢基膜前驱体采用程序升温法进行烧结，得到316L不锈钢中空纤维金属膜；
所述的程序升温法烧结温度范围为20～1300℃，升温速率为2～5℃/min。
所述的中空纤维316L不锈钢膜为多孔膜或致密膜。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明可用于制备一种中空纤维316L不锈钢膜，可以制备成各种多孔膜、致密膜或者复合膜，提高中空纤维膜如陶瓷膜或有机高分子膜的机械强度、热传导性能、韧性等，可广泛应用于机械、电于、化学、原于能、医药卫生生物等领域。
本方法制备工艺简单，无复杂设备要求，操作方便、快捷。
【附图说明】
图1为实施例1的PAN中空纤维316L不锈钢基膜前驱体密度与PAN浓度的关系；
图2为实施例1的PAN中空纤维316L不锈钢基膜前驱体孔隙率与PAN浓度的关系；
图3为实施例1的中空纤维316L不锈钢基膜烧结前前驱体的断面结构；
图4为实施例1的中空纤维316L不锈钢基膜烧结前前驱体的外表面结构；
图5为实施例1的PAN浓度与烧结后中空纤维316L不锈钢基膜密度以及孔隙率的关系；
图6为实施例1的PAN8的中空纤维316L不锈钢基膜前驱体烧结后的电镜照片(烧结气氛为75％H2和25％N2)，其中a为截面，b为放大的截面，c为表面；
图7为实施例1的PAN8-PVP0.5的中空纤维316L不锈钢基膜前驱体烧结后的电镜照片(烧结气氛为75％H2和25％N2)，其中a为放大的截面，b为表面；
图8为实施例1的0.5％PVP的加入对烧结后中空纤维316L不锈钢基膜纯水通量的影响。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种中空纤维316L不锈钢膜的制备方法的具体实施方式。
实施例1
请参见附图1-8，分别称取6，7，8，9，10wt％PAN粉末于500ml三口烧瓶中，加入NMP溶剂(为余量；在任何情况下，316L不锈钢粉末、聚合物粘合剂、增粘剂或分散剂以及有机溶剂的质量总和为100％)，0.5wt％PVP(K90)粉末，为了对比PVP(K90)的影响，其对比组未加入PVP(K90)；再将三口烧瓶固定于水浴锅内，并对溶液进行机械搅拌，水浴温度设定为70℃。机械搅拌混合均匀并稳定3h后加入50wt％316L不锈钢微粉，继续在70℃下搅拌24h，得到PAN铸膜液。
将PAN铸膜液纺制成中空纤维不锈钢基膜前驱体，中空纤维纺膜装置的喷丝头内径为1.0mm，外径为1.5mm。铸膜液经过搅拌均匀后转移至装置的料液釜中。对料液釜充入氮气，保证氮气压力恒定，使铸膜液匀速地从喷丝头外孔挤出。同时，芯液(内凝胶浴)由精密的蠕动计量泵(中国，星达)从喷丝头内孔打出，实现与铸膜液的溶剂交换，同时，铸膜液与外凝胶浴也发生溶剂与非溶剂交换，最终呈中空纤维状。
成型后的不锈钢中空纤维基膜前驱体经收集浸泡在盆内，浸泡24h以上，期间定时更换新鲜溶液，以使溶剂非溶剂交换完全。盆内溶液和外凝胶浴相同。最后取出晾干。
对PAN体系中空纤维316L不锈钢基膜前驱体进行烧结。烧结过程采用程序升温法，平均升温速率控制在5℃/min以内，并在最终烧结温度下烧结2h。该烧结过程均在保护气氛下进行。
实施例2
称取8wt％PSF粉末于500ml三口烧瓶中，加入41.5wt％NMP溶剂，0.5wt％PVP(K90)粉末，再将三口烧瓶固定于水浴锅内，并对溶液进行机械搅拌，水浴温度设定为70℃。机械搅拌混合均匀并稳定3h后加入50wt％316L不锈钢微粉，继续在70℃下搅拌24h，得到PSF铸膜液。
将PSF铸膜液纺制成中空纤维不锈钢基膜前驱体，中空纤维纺膜装置的喷丝头内径为1.0mm，外径为1.5mm。铸膜液经过搅拌均匀后转移至装置的料液釜中。对料液釜充入氮气，保证氮气压力恒定，使铸膜液匀速地从喷丝头外孔挤出。同时，芯液(内凝胶浴)由精密的蠕动计量泵(中国，星达)从喷丝头内孔打出，实现与铸膜液的溶剂交换，同时，铸膜液与外凝胶浴也发生溶剂与非溶剂交换，最终呈中空纤维状。
成型后的不锈钢中空纤维基膜前驱体经收集浸泡在盆内，浸泡24h以上，期间定时更换新鲜溶液，以使溶剂非溶剂交换完全。盆内溶液和外凝胶浴相同。最后取出晾干。
对PSF体系中空纤维316L不锈钢基膜前驱体进行烧结。烧结过程采用程序升温法，平均升温速率控制在5℃/min以内，并在最终烧结温度下烧结2h。该烧结过程均在保护气氛下进行。
实施例3
称取8wt％PES粉末于500ml三口烧瓶中，加入41.5wt％NMP溶剂，0.5wt％PVP(K90)粉末，再将三口烧瓶固定于水浴锅内，并对溶液进行机械搅拌，水浴温度设定为70℃。机械搅拌混合均匀并稳定3h后加入50wt％316L不锈钢微粉，继续在70℃下搅拌24h，得到PES铸膜液。
将PES铸膜液纺制成中空纤维不锈钢基膜前驱体，中空纤维纺膜装置的喷丝头内径为1.0mm，外径为1.5mm。铸膜液经过搅拌均匀后转移至装置的料液釜中。对料液釜充入氮气，保证氮气压力恒定，使铸膜液匀速地从喷丝头外孔挤出。同时，芯液(内凝胶浴)由精密的蠕动计量泵(中国，星达)从喷丝头内孔打出，实现与铸膜液的溶剂交换，同时，铸膜液与外凝胶浴也发生溶剂与非溶剂交换，最终呈中空纤维状。
成型后的不锈钢中空纤维基膜前驱体经收集浸泡在盆内，浸泡24h以上，期间定时更换新鲜溶液，以使溶剂非溶剂交换完全。盆内溶液和外凝胶浴相同。最后取出晾干。
对PES体系中空纤维316L不锈钢基膜前驱体进行烧结。烧结过程采用程序升温法，平均升温速率控制在5℃/min以内，并在最终烧结温度下烧结2h。该烧结过程均在保护气氛下进行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种中空纤维316L不锈钢膜，其特征在于，所述的中空纤维316L不锈钢膜为多孔膜或致密膜。
2.一种中空纤维316L不锈钢膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在有机溶剂中由316L不锈钢粉末、聚合物粘合剂和(或)增粘剂或分散剂来配制悬浮铸膜液；
(2)将上述步骤(1)中得到的悬浮铸膜液通过干-湿法(NIPS)纺丝装置制备成316L不锈钢中空纤维基膜前驱体；
(3)在炉中对上述步骤(2)中的中空纤维316L不锈钢基膜前驱体采用程序升温法进行烧结，得到316L不锈钢中空纤维金属膜。
3.如权利要求2所述的一种中空纤维316L不锈钢膜的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中，所述的悬浮铸膜液具有的粘度为1400～34000mPa·s。
4.如权利要求2所述的一种中空纤维316L不锈钢膜的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中，所述的聚合物粘合剂是一种不溶于水的化合物，为聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚氯乙烯(PVC)和聚偏氟乙烯(PVDF)中的一种或几种混合物。
5.如权利要求2所述的一种中空纤维316L不锈钢膜的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中，所述的增粘剂或分散剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP，K90)。
6.如权利要求2所述的一种中空纤维316L不锈钢膜的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中，所述的有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或几种混合物。
7.如权利要求2所述的一种中空纤维316L不锈钢膜的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中，所述悬浮铸膜液通过混合以下成分组成：
(a)至少一种316L不锈钢粉末，占该悬浮铸膜液总质量的30～60％；
(b)至少一种聚合物粘合剂，占该悬浮铸膜液总质量的5～20％；
(c)至少一种增粘剂或分散剂，占该悬浮铸膜液总质量的0.1～2％；
(d)有机溶剂，为余量。
8.如权利要求2所述的一种中空纤维316L不锈钢膜的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(3)中，所述的程序升温法烧结温度范围为20～1300℃，升温速率为2～5℃/min。
CN201310017920.XA 2013-01-17 2013-01-17 一种中空纤维316l不锈钢膜的制备方法 Pending CN103933866A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310017920.XA CN103933866A (zh) 2013-01-17 2013-01-17 一种中空纤维316l不锈钢膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310017920.XA CN103933866A (zh) 2013-01-17 2013-01-17 一种中空纤维316l不锈钢膜的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103933866A true CN103933866A (zh) 2014-07-23

Family

ID=51181899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310017920.XA Pending CN103933866A (zh) 2013-01-17 2013-01-17 一种中空纤维316l不锈钢膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103933866A (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102397760A (zh) * 2010-09-08 2012-04-04 绵阳美能材料科技有限公司 一种聚醚砜中空纤维超滤膜及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102397760A (zh) * 2010-09-08 2012-04-04 绵阳美能材料科技有限公司 一种聚醚砜中空纤维超滤膜及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MIEKE W.J.LUITEN-ILIEMAN ETAL.: ""Porous stainless steel hollow fiber membranes via dry-wet spinning"", 《JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6170245B2 (ja) マルチチャンネルセラミック中空糸膜の製造方法
CN103882559B (zh) 高比表面多孔碳纤维及其制备方法与应用
CN104607064A (zh) 一种聚偏氟乙烯-氧化石墨烯复合中空纤维膜的制备方法
CN103111192B (zh) 一种陶瓷中空纤维膜的微观结构调变方法
CN106076127A (zh) 一种内支撑中空纤维膜及其制备方法和应用
CN106731901B (zh) 聚酯纤维编织管增强型复合中空纤维正渗透膜的制备方法
EP2653212A1 (en) Method for preparing liquid separation membrane complexed and reinforced with polyvinylidene fluoride
CN104587850A (zh) 一种聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法
CN101837248A (zh) 纤维丝增强复合中空纤维膜的制造方法
CN101862605A (zh) 一种聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜及其制备方法
CN103657435A (zh) 多孔金属中空纤维膜及其制备方法
CN106178975A (zh) 一种聚偏氟乙烯/聚丙烯腈共混中空纤维膜
CN102824859B (zh) 一种热致相分离/界面交联同步法制备中空纤维纳滤膜的方法
CN107930415B (zh) 表面负载催化剂的横截面为花瓣型的中空纤维陶瓷膜的制备方法
CN102512989A (zh) 编织管加强聚偏氟乙烯多孔膜制备方法
CN107866155A (zh) 一种采用热致相分离法制备聚合物基MOFs中空纤维超滤膜的方法
CN108499361A (zh) 一种孔径可调节的纳米多孔聚合物膜的制备方法
CN105561813A (zh) 热致相分离法制备聚丙烯腈基微孔膜的方法
KR100748999B1 (ko) 금속산화물 및 탄소 분말을 이용한 분리막 제조방법
CN102895886B (zh) 一种双复合非对称结构中空纤维陶瓷透氧膜及其制备方法
CN106422810A (zh) 一种热致相分离法制备中空纤维膜的后处理装置及方法
CN102512987B (zh) 一种高通量的聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法
CN104785123A (zh) 一种中空纤维陶瓷膜制备方法
CN112808019A (zh) 一种使用绿色溶剂热致相法制备聚芳醚酮管式膜的方法
CN102974231B (zh) 一种经强化织造管前处理的增强型聚合物复合膜制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20140723