CN114632427A - 复合丝、增强型中空纤维复合膜及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合丝、增强型中空纤维复合膜及制备方法，复合丝的制备方法包括：将聚偏氟乙烯树脂、聚砜树脂或聚醚砜树脂中的一种或两种在高温下熔化，得到纺丝液A；将聚苯二甲酰对苯二胺树脂或芳香族聚酰胺树脂在高温下熔化，得到纺丝液B；将纺丝液A和纺丝液B采用并列双喷丝孔，并用膨化粘着法纺制成自然弯曲的复合丝。本发明提供的复合丝、增强型中空纤维复合膜及制备方法，解决加筋中空纤维复合膜的加强筋易脱离、易拔出，影响中空纤维膜使用寿命的问题。
Description
技术领域
本发明涉及分离膜技术领域，具体地说，涉及一种复合丝、增强型中空纤维复合膜及制备方法。
背景技术
膜分离技术是一种广泛应用于溶液或气体物质分离、浓缩和提纯的分离技术。膜壁微孔密布，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，而大分子溶质被膜截留，达到物质分离及浓缩的目的。膜分离过程为动态过滤过程，中空纤维膜是分离膜的一种重要形式，膜产品包括中空纤维微滤膜(MF)、中空纤维超滤膜(UF)、中空纤维反渗透膜(RO)、中空纤维帘式膜(FPM)等以及MBR技术的应用，主要应用于矿泉水净化、生产生活用水净化、医药提纯、果汁浓缩、造纸电镀化工等污染行业水处理与回收、城市污水回用、医药、化工、纺织、造纸、石化等领域的水处理及回用。
中空纤维膜的机械强度是影响其分离效果和使用寿命的重要因素。传统的中空纤维膜为均质一体化结构，抗疲劳性低，使用时易从根部断裂；通过加筋的方式制备的复合中空纤维膜，膜的强度可得到有效提升。但是，现有加筋中空纤维复合膜的加强筋一般采用聚酯长丝(单丝或复丝)，使用中存在的问题：(1)聚酯与中空纤维膜本体材料(聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜等)的材质粘接牢度低；(2)中空纤维膜载荷方向与长丝一致，因此在使用时易从中空纤维膜本体中脱粘、拔出，造成中空纤维膜的不可逆损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合丝、增强型中空纤维复合膜及制备方法，解决加筋中空纤维复合膜的加强筋易脱离、易拔出，影响中空纤维膜使用寿命的问题。
本发明公开的复合丝、增强型中空纤维复合膜及制备方法所采用的技术方案是:
一种复合丝的制备方法，包括：将聚偏氟乙烯树脂、聚砜树脂或聚醚砜树脂中的一种或两种在高温下熔化，得到纺丝液A；将聚苯二甲酰对苯二胺树脂或芳香族聚酰胺树脂在高温下熔化，得到纺丝液B；将纺丝液A和纺丝液B采用并列双喷丝孔，并用膨化粘着法纺制成自然弯曲的复合丝。
作为优选方案，所述纺丝液A和纺丝液B两组分的体积比为1：99至99：1。
本方案还提供了一种增强型中空纤维复合膜的制备方法，采用上述的制备方法得到复合丝，还包括：将聚偏氟乙烯、聚砜或聚醚砜中的一种或两种与溶剂、致孔剂混合，搅拌均匀，得到铸膜液；采用带加强筋出口的喷丝板，将铸膜液、芯液和复合丝同时由喷丝板的喷头挤出后通过相转化法制备，得到半同质的增强型中空纤维复合膜。
本方案还提供了一种复合丝，由上述的制备方法制成，所述复合丝包括粘粘的丝线A和丝线B，所述丝线A的材料为聚偏氟乙烯树脂、聚砜树脂或聚醚砜树脂中的一种或两种，所述丝线B的材料为聚苯二甲酰对苯二胺树脂或芳香族聚酰胺树脂。
作为优选方案，所述丝线A和丝线B的截面均呈豌豆形。
作为优选方案，所述丝线A和丝线B的截面面积的比例为1:99至99:1。
本方案还提供了一种增强型中空纤维复合膜，由上述的制备方法制成。
作为优选方案，包括中空纤维膜，以及嵌于中空纤维膜内的复合丝，所述复合丝至少设有两个。
作为优选方案，若干所述复合丝均匀的嵌于中空纤维膜内。
本发明公开的实施例有益效果是：采用中空纤维膜相同的材料来制作复合丝的纺丝液A，其与中空纤维膜本体材料一致，半同质增强且可以与中空纤维膜紧密粘合。采用高强度的聚苯二甲酰对苯二胺或芳香族聚酰胺材料来制作复合丝的纺丝液B，比现有聚酯增强筋强度更高。且纺丝液A和纺丝液B的热收缩程度不同，因此复合丝能够自然弯曲，在载荷下复合丝弯曲程度易发生微小变化，从而降低了轴向拉伸力和轴向形变，且复合丝不易从中空纤维膜材料中剥离，有效延长膜的使用寿命，同时自然弯曲的复合丝也可有效缓冲流体冲击压力，延长膜的使用寿命。
附图说明
图1是本发明复合丝的剖视结构示意图。
图2是本发明复合丝的结构示意图。
图3是本发明增强型中空纤维复合膜的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步阐述和说明:
请参考图1、图2和图3，增强型中空纤维复合膜的制备方法包括：
将聚偏氟乙烯树脂、聚砜树脂或聚醚砜树脂中的一种或两种在高温下熔化，得到纺丝液A；
将聚苯二甲酰对苯二胺树脂或芳香族聚酰胺树脂在高温下熔化，得到纺丝液B；
将纺丝液A和纺丝液B采用并列双喷丝孔，并用膨化粘着法纺制成自然弯曲的复合丝。
将聚偏氟乙烯、聚砜或聚醚砜中的一种或两种与溶剂、致孔剂混合，搅拌均匀，得到铸膜液；
采用带加强筋出口的喷丝板，将铸膜液、芯液和复合丝同时由喷丝板的喷头挤出后通过相转化法制备，得到半同质的增强型中空纤维复合膜。
采用中空纤维膜相同的材料来制作复合丝的纺丝液A，其与中空纤维膜本体材料一致，半同质增强且可以与中空纤维膜紧密粘合。采用高强度的聚苯二甲酰对苯二胺或芳香族聚酰胺材料来制作复合丝的纺丝液B，比现有聚酯增强筋强度更高。且纺丝液A和纺丝液B的热收缩程度不同，因此复合丝能够自然弯曲，在载荷下复合丝弯曲程度易发生微小变化，从而降低了轴向拉伸力和轴向形变，且复合丝不易从中空纤维膜材料中剥离，有效延长膜的使用寿命，同时自然弯曲的复合丝也可有效缓冲流体冲击压力，延长膜的使用寿命。
实施例一
请参考图1、图2和图3，一种增强型中空纤维复合膜，采用聚偏氟乙烯/聚苯二甲酰对苯二胺制成的复合丝作为加强筋，以制备加筋型的增强型中空纤维复合膜。
其中，复合丝的制备方法为：
聚偏氟乙烯树脂在高温下熔化，即为纺丝液A；
聚苯二甲酰对苯二胺树脂高温下熔化，即为纺丝液B；
将纺丝液A和纺丝液B分别加入纺丝罐A和纺丝罐B，静置脱泡。
安装调试并列双喷丝孔的喷丝板，通过分别调整纺丝液A和纺丝液B的给料速度，使用膨化粘着法纺制豌豆形的聚偏氟乙烯/聚苯二甲酰对苯二胺复合丝，其中豌豆形的丝线A和豌豆形的丝线B的体积比为1：99。
而增强型中空纤维复合膜的制备方法为：
将一定比例的聚偏氟乙烯，溶剂，致孔剂混合均匀，静置脱泡，制得铸膜液；
选用带加强筋出口的喷丝板，在一定压力下，将铸膜液、芯液和复合丝同时由喷丝板的喷头挤出后进入凝固浴中使聚合物分相，漂洗后得到偏氟乙烯/聚苯二甲酰对苯二胺复合丝为加强筋的偏氟乙烯中空纤维复合膜，即为增强型中空纤维复合膜。
采用中空纤维膜相同的材料来制作复合丝的纺丝液A，其与中空纤维膜本体材料一致，半同质增强且可以与中空纤维膜紧密粘合。采用高强度的聚苯二甲酰对苯二胺材料来制作复合丝的纺丝液B，比现有聚酯增强筋强度更高。且纺丝液A和纺丝液B的热收缩程度不同，因此复合丝能够自然弯曲，在载荷下复合丝弯曲程度易发生微小变化，从而降低了轴向拉伸力和轴向形变，且复合丝不易从中空纤维膜材料中剥离，有效延长膜的使用寿命，同时自然弯曲的复合丝也可有效缓冲流体冲击压力，延长膜的使用寿命。
本实施例还提供了一种复合丝，由上述的制备方法制成，所述复合丝包括粘粘的丝线A和丝线B，所述丝线A的材料为聚偏氟乙烯，所述丝线B的材料为聚苯二甲酰对苯二胺。
进一步的，所述丝线A和丝线B的截面均呈豌豆形。丝线A和丝线B双组份组成的豌豆型复合丝属于异型纤维，作为加强筋嵌入中空纤维膜后不易剥离。
进一步的，所述丝线A和丝线B的截面面积的比例为1:99。
本实施例还提供了一种增强型中空纤维复合膜，由上述的制备方法制成。
采用中空纤维膜相同的材料来制作复合丝的纺丝液A，其与中空纤维膜本体材料一致，半同质增强且可以与中空纤维膜紧密粘合。采用高强度的聚苯二甲酰对苯二胺材料来制作复合丝的纺丝液B，比现有聚酯增强筋强度更高。且纺丝液A和纺丝液B的热收缩程度不同，因此复合丝能够自然弯曲，在载荷下复合丝弯曲程度易发生微小变化，从而降低了轴向拉伸力和轴向形变，且复合丝不易从中空纤维膜材料中剥离，有效延长膜的使用寿命，同时自然弯曲的复合丝也可有效缓冲流体冲击压力，延长膜的使用寿命。
进一步的，增强型中空纤维复合膜包括中空纤维膜，以及嵌于中空纤维膜内的复合丝，所述复合丝至少设有两个。中空纤维膜为聚偏氟乙烯材料。
进一步的，若干所述复合丝均匀的嵌于中空纤维膜内。
实施例二
请参考图1、图2和图3，一种增强型中空纤维复合膜，采用聚砜/芳香族聚酰胺制成的复合丝作为加强筋，以制备加筋型的增强型中空纤维复合膜。
其中，复合丝的制备方法为：聚砜树脂高温下熔化，即为纺丝液A；
芳香族聚酰胺树脂高温下熔化，即为纺丝液B；
将纺丝液A和纺丝液B分别加入纺丝罐A和纺丝罐B，静置脱泡。
安装调试并列双喷丝孔的喷丝板，使用膨化粘着法纺制豌豆形聚砜/芳香族聚酰胺复合丝。通过分别调整纺丝液A和纺丝液B的给料速度，纺制成自然弯曲的豌豆形复合丝，其中豌豆形的丝线A和豌豆形的丝线B的体积大小相同。
而增强型中空纤维复合膜的制备方法为：
将一定比例的聚砜、溶剂、致孔剂混合均匀，静置脱泡，制得铸膜液；
选用带加强筋出口的喷丝板，在一定压力下，将铸膜液、芯液和复合丝同时由喷丝板的喷头挤出后进入凝固浴中使聚合物分相，漂洗后得到聚砜/芳香族聚酰胺复合丝为加强筋的聚砜中空纤维复合膜，即为增强型中空纤维复合膜。
采用中空纤维膜相同的材料来制作复合丝的纺丝液A，其与中空纤维膜本体材料一致，半同质增强且可以与中空纤维膜紧密粘合。采用高强度的芳香族聚酰胺材料来制作复合丝的纺丝液B，比现有聚酯增强筋强度更高。且纺丝液A和纺丝液B的热收缩程度不同，因此复合丝能够自然弯曲，在载荷下复合丝弯曲程度易发生微小变化，从而降低了轴向拉伸力和轴向形变，且复合丝不易从中空纤维膜材料中剥离，有效延长膜的使用寿命，同时自然弯曲的复合丝也可有效缓冲流体冲击压力，延长膜的使用寿命。
本实施例还提供了一种复合丝，由上述的制备方法制成，所述复合丝包括粘粘的丝线A和丝线B，所述丝线A的材料为聚砜，所述丝线B的材料为芳香族聚酰胺。
进一步的，所述丝线A和丝线B的截面均呈豌豆形。丝线A和丝线B双组份组成的豌豆型复合丝属于异型纤维，作为加强筋嵌入中空纤维膜后不易剥离。
进一步的，所述丝线A和丝线B的截面面积的比例为1:1。
本实施例还提供了一种增强型中空纤维复合膜，由上述的制备方法制成。
采用中空纤维膜相同的材料来制作复合丝的纺丝液A，其与中空纤维膜本体材料一致，半同质增强且可以与中空纤维膜紧密粘合。采用高强度的芳香族聚酰胺材料来制作复合丝的纺丝液B，比现有聚酯增强筋强度更高。且纺丝液A和纺丝液B的热收缩程度不同，因此复合丝能够自然弯曲，在载荷下复合丝弯曲程度易发生微小变化，从而降低了轴向拉伸力和轴向形变，且复合丝不易从中空纤维膜材料中剥离，有效延长膜的使用寿命，同时自然弯曲的复合丝也可有效缓冲流体冲击压力，延长膜的使用寿命。
进一步的，增强型中空纤维复合膜包括中空纤维膜，以及嵌于中空纤维膜内的复合丝，所述复合丝至少设有两个。中空纤维膜为聚砜材料。
进一步的，若干所述复合丝均匀的嵌于中空纤维膜内。
实施例三
请参考图1、图2和图3，一种增强型中空纤维复合膜，采用聚砜+聚醚砜/聚苯二甲酰对苯二胺制成的复合丝作为加强筋，以制备加筋型的增强型中空纤维复合膜。
其中，复合丝的制备方法为：
一定比例的聚砜、聚醚砜树脂混合后高温下熔化，即为纺丝液A；
聚苯二甲酰对苯二胺树脂高温下熔化，即为纺丝液B；
将纺丝液A和纺丝液B分别加入纺丝罐A和纺丝罐B，静置脱泡。
安装调试并列双喷丝孔的喷丝板，使用膨化粘着法纺制豌豆形聚砜+聚醚砜/聚苯二甲酰对苯二胺复合丝。通过分别调整纺丝液A和纺丝液B的给料速度，纺制成自然弯曲的豌豆形复合丝，其中豌豆形的丝线A和豌豆形的丝线B的体积比为99：1。
而增强型中空纤维复合膜的制备方法为：
将一定比例的聚砜，聚醚砜，溶剂，致孔剂混合均匀，静置脱泡，制得铸膜液；
选用带加强筋出口的喷丝板，在一定压力下，将铸膜液、芯液和复合丝同时由喷丝板的喷头挤出后进入凝固浴中使聚合物分相，漂洗后得到聚砜+聚醚砜/芳香族聚酰胺复合丝为加强筋的聚砜+聚醚砜中空纤维复合膜，即为增强型中空纤维复合膜。
采用中空纤维膜相同的材料来制作复合丝的纺丝液A，其与中空纤维膜本体材料一致，半同质增强且可以与中空纤维膜紧密粘合。采用高强度的聚苯二甲酰对苯二胺材料来制作复合丝的纺丝液B，比现有聚酯增强筋强度更高。且纺丝液A和纺丝液B的热收缩程度不同，因此复合丝能够自然弯曲，在载荷下复合丝弯曲程度易发生微小变化，从而降低了轴向拉伸力和轴向形变，且复合丝不易从中空纤维膜材料中剥离，有效延长膜的使用寿命，同时自然弯曲的复合丝也可有效缓冲流体冲击压力，延长膜的使用寿命。
本实施例还提供了一种复合丝，由上述的制备方法制成，所述复合丝包括粘粘的丝线A和丝线B，所述丝线A的材料为聚砜加聚醚砜，所述丝线B的材料为聚苯二甲酰对苯二胺。
进一步的，所述丝线A和丝线B的截面均呈豌豆形。丝线A和丝线B双组份组成的豌豆型复合丝属于异型纤维，作为加强筋嵌入中空纤维膜后不易剥离。
进一步的，所述丝线A和丝线B的截面面积的比例为99:1。
本实施例还提供了一种增强型中空纤维复合膜，由上述的制备方法制成。
采用中空纤维膜相同的材料来制作复合丝的纺丝液A，其与中空纤维膜本体材料一致，半同质增强且可以与中空纤维膜紧密粘合。采用高强度的聚苯二甲酰对苯二胺材料来制作复合丝的纺丝液B，比现有聚酯增强筋强度更高。且纺丝液A和纺丝液B的热收缩程度不同，因此复合丝能够自然弯曲，在载荷下复合丝弯曲程度易发生微小变化，从而降低了轴向拉伸力和轴向形变，且复合丝不易从中空纤维膜材料中剥离，有效延长膜的使用寿命，同时自然弯曲的复合丝也可有效缓冲流体冲击压力，延长膜的使用寿命。
进一步的，增强型中空纤维复合膜包括中空纤维膜，以及嵌于中空纤维膜内的复合丝，所述复合丝至少设有两个。中空纤维膜为聚砜加聚醚砜材料。
进一步的，若干所述复合丝均匀的嵌于中空纤维膜内。
本发明设计合理，半同质豌豆形的复合丝显著提升其与中空纤维膜的粘接强度，复合丝的自然弯曲特性也可有效缓冲流体冲击压力，使得中空纤维复合膜的使用寿命可显著延长。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种复合丝的制备方法，其特征在于，包括：
将聚偏氟乙烯树脂、聚砜树脂或聚醚砜树脂中的一种或两种在高温下熔化，得到纺丝液A；
将聚苯二甲酰对苯二胺树脂或芳香族聚酰胺树脂在高温下熔化，得到纺丝液B；
将纺丝液A和纺丝液B采用并列双喷丝孔，并用膨化粘着法纺制成自然弯曲的复合丝。
2.如权利要求1所述的复合丝的制备方法，其特征在于，所述纺丝液A和纺丝液B两组分的体积比为1：99至99：1。
3.一种增强型中空纤维复合膜的制备方法，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的制备方法得到复合丝，还包括：
将聚偏氟乙烯、聚砜或聚醚砜中的一种或两种与溶剂、致孔剂混合，搅拌均匀，得到铸膜液；
采用带加强筋出口的喷丝板，将铸膜液、芯液和复合丝同时由喷丝板的喷头挤出后通过相转化法制备，得到半同质的增强型中空纤维复合膜。
4.一种复合丝，其特征在于，由如权利要求1或2所述的制备方法制成，所述复合丝包括粘粘的丝线A和丝线B，所述丝线A的材料为聚偏氟乙烯树脂、聚砜树脂或聚醚砜树脂中的一种或两种，所述丝线B的材料为聚苯二甲酰对苯二胺树脂或芳香族聚酰胺树脂。
5.如权利要求4所述的复合丝，其特征在于，所述丝线A和丝线B的截面均呈豌豆形。
6.如权利要求5所述的复合丝，其特征在于，所述丝线A和丝线B的截面面积的比例为1:99至99:1。
7.一种增强型中空纤维复合膜，其特征在于，由如权利要求3所述的制备方法制成。
8.如权利要求7所述的增强型中空纤维复合膜，其特征在于，包括中空纤维膜，以及嵌于中空纤维膜内的复合丝，所述复合丝至少设有两个。
9.如权利要求8所述的增强型中空纤维复合膜，其特征在于，若干所述复合丝均匀的嵌于中空纤维膜内。
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