CN1966132A

CN1966132A - 聚氯乙烯中空纤维超滤膜制法

Info

Publication number: CN1966132A
Application number: CN 200510101464
Authority: CN
Inventors: 欧阳葵会
Original assignee: CHENGDELAI INDUSTRY Co Ltd SHENZHEN
Current assignee: CHENGDELAI INDUSTRY Co Ltd SHENZHEN
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2025-11-15
Also published as: CN100484616C

Abstract

本发明涉及用干－湿法纺制具有非对称结构的聚氯乙烯中空纤维超滤膜制法。其特征在于制膜液中包括下述成分：聚氯乙烯13－19％(重量)、亲水剂0.8－8％、高分子成孔剂8－20％、溶剂40－80％。经测定，本发明方法所得产品的孔隙率为80－90％，纯水透过通量为900－1400L/m²h(0.1MPa)，且具有良好的抗污染性能。本发明还给出了制造此中空纤维超滤膜的方法。此超滤膜可广泛用于医药、化工、食品、饮料等诸多领域中。

Description

聚氯乙烯中空纤维超滤膜制法

技术领域

本发明涉及中空纤维超滤膜制法，特别是具有非对称结构的聚氯乙烯中空纤维超滤膜的制法。

背景技术

膜分离技术由于其过滤效果好、能耗低、无相变、操作简便，在食品、生物、环保、医药、化工等领域得到越来越广泛的应用。超滤技术是膜分离中很典型的一种。目前常用的膜材料有醋酸纤维素(CA)、聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚丙稀腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)等，但这些材料的性价比普遍较低，在一定程度上制约了膜的应用。因此，寻找一种价格低廉、过滤效果好、物化性质好的膜材料非常重要。

聚氯乙烯是一种广泛应用的合成树脂材料，它有如下优点：耐酸碱性强，室温下，长期使用范围pH2-12；耐有机溶剂，如卤代烃、脂肪烃、芳烃、醇、醛等；并且它适于用干---湿法纺丝制膜，制造容易；来源广泛，成本低。当时聚氯乙烯是疏水性的，做膜材料用于过滤时，由于疏水性很容易被污堵，给过滤带来麻烦，因此，对聚氯乙烯膜进行亲水改性十分重要。改性的方法一般有共聚改性、接枝改性和共混改性，其中共混改性最为简单方便，共混效果的好坏取决于共混材料的选取和共混工艺。在膜的各种形态中，中空纤维由于其比表面大、自支撑、便于清洗等优点而倍受青睐。中空纤维超滤膜的性能跟膜材料和制膜工艺密切相关。

发明内容

本发明提供一种直接通过干---湿或湿法制取高水通量、抗污染的聚氯乙烯中空纤维超滤膜的制膜方法及产品。

本发明的技术方案是：在干---湿法纺制具有非对称结构的聚氯乙烯中空纤维超滤膜的制膜液中，加入下述物质：聚氯乙烯13-19wt％、高分子成孔剂8-20wt％、溶剂40-80wt％、亲水剂0.8-8wt％，该制膜液经充分搅拌混匀后，通过插入管式中空纤维纺丝喷头，在空中垂直行走距离为10-50cm后，进入凝固浴，凝固浴中外凝胶介质为恒定温度的水，槽水温度控制在18-50℃。成膜时的内凝胶介质为水或水与二甲基乙酰胺的混合液，温度控制在18-50℃。本发明方法，通过适当的含量比例，充分利用高分子成孔剂的分散、增稠作用，亲水剂的亲水改性作用，并使各成分制膜液有适当的分散性与稳定性，有效控制制膜液与凝固液的界面润湿性，便于凝固剂与溶液在界面的双向扩散渗透，并影响聚氯乙烯在凝固剂中的沉析凝固速度，控制成膜过程的传质动力学，从而纺制出性能稳定、通量大的聚氯乙烯中空纤维多孔膜。纺制出的中空纤维膜丝经过保湿、浇注等工艺，最好制成膜组件。

具体实施方式

本发明中的聚氯乙烯树脂其聚合度为1000-3000，优选范围为1100-1900，聚合度偏低是纺制出的膜丝强度会偏低，聚合度偏高时在溶剂中难以溶解。聚氯乙烯树脂在制膜液中的重量百分比含量一般为13-19wt％，优选为14-17wt％。聚氯乙烯树脂浓度低于13wt％时，制膜液粘度过低，可纺性差；高于19wt％时，制膜液粘度过高。并且，一般情况下，液体中树脂含量高，会使添加剂加入量相对减少，膜孔隙率降低，不易得到合适孔径、高通量的聚氯乙烯中空纤维超滤膜。

本发明中，作为制膜液所用溶剂，最好采用二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺，这样的强极性溶剂中的一种或其中两种的混合溶剂。当溶剂超过一种时，总的加入量不变。优选二甲基乙酰胺。溶剂的总加入量为40-80wt％。

本发明中的高分子成孔剂为可溶性高分子，应可溶解于凝固液或后处理液。其主要作用为分散、渗透、乳化、增稠作用，同时还应有一定的亲水性。可以优先选用如聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)中的一种或两种。当高分子成孔剂超过一种时，总的加入量不变。其中任一种高分子成孔剂所占比例则不受限定。高分子成孔剂的总加入量为8-20wt％，加入量的多少取决于制膜液的稳定性，既不能使之分相，而应当均匀、分散、稳定。

本发明中用的亲水剂是亲水剂是聚乙烯乙酸酯(PVAc)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种或两种，当亲水剂超过一种时，总加入量不变。亲水剂的使用比例为0.8-8％。主要利用此类亲水性聚合物的强亲水作用，同时此类物质与聚氯乙烯树脂具有很好的相容性，且具有较好的物理和化学性能。亲水剂的加入极大的提高了聚氯乙烯膜丝的抗污染性，对维持膜丝的通量起至关重要的作用。

本发明的铸膜液温度控制在40-80℃，优选50-70℃。温度过低时膜液粘度太大，不便于纺制，温度过高时高分子材料会分解变质。

本发明的纺丝方法为干---湿法纺丝，膜液经喷丝头挤出，经过一段空气隙后，垂直进入凝固浴。铸膜液空中行走距离为10-50cm，纺丝速度20-60m/min。通过控制内外凝固液的成分和温度来控制成膜速度和膜的内外皮层结构。本发明中的内外凝固液均以水作为主凝固液，含有一定浓度的二甲基乙酰胺，采用折光仪测定溶剂的浓度，并实时控制浓度，以控制铸膜液与凝固液接触时聚氯乙烯树脂的沉析固化速度，以影响聚氯乙烯中空纤维多孔膜皮层结构。

本发明纺制出的膜丝在使用之前有浸泡甘油水溶液的工序，目的是浸润膜的微孔结构，以保持膜的通量。甘油的使用浓度为10-70％，优选20-60％。

由本发明的制膜方法得到的聚氯乙烯中空纤维超滤膜，可以更好地用于：1、生物发酵分离与精制，2、油水分离，3、中药提取液的除浊精制，4、医用人工肾、人工肺，5、水质净化，6、电泳漆回收，7、啤酒、酱油、黄酒、低度白酒等液体的除浊精制等方面。

实施例

下面通过具体的实施例对本发明进一步加以说明，但本发明不仅限于此：

实施例1

将聚氯乙烯树脂(1400)14wt％，二甲基乙酰胺72wt％，聚乙二醇12％，聚甲基丙烯酸甲酯2％充分混合，搅拌24小时，搅拌频率50Hz。在60℃下保温，真空脱泡10小时。铸膜液经过滤后，由喷丝头喷出，与内凝固液水同时挤出，经过30cm空中行走距离，进入外凝固液中。然后绕于绕丝轮上。所得到的中空纤维多孔膜外径1.6mm，内径0.9mm。将中空纤维多孔膜用甘油处理后，测得膜的截留分子量为10万道尔顿，25℃下，测试该中空纤维多孔膜的纯水透过通量1080L/m²h(0.1Mpa)。

实施例2

将聚氯乙烯树脂(1400)15wt％，二甲基乙酰胺68wt％，聚乙二醇13％，聚乙烯乙酸酯4％充分混合，以下步骤同实施例1。测得膜的截留分子量为10万道尔顿，25℃下，测试该中空纤维多孔膜的纯水透过通量1210L/m²h(0.1Mpa)。

Claims

1、一种湿法或干---湿法纺制具有非对称结构的聚氯乙烯中空纤维超滤膜的制膜方法，其特征在于制膜液包括下述物质：

聚氯乙烯 13-19％(重量)；

亲水剂 0.8-8％(重量)；

高分子成孔剂 8-20％(重量)；

溶剂 40-80％(重量)。

2、根据权利要求1所述的制膜方法，其特征在于所述的高分子成孔剂是指聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)中的一种或两种，当高分子成孔剂超过一种时，总加入量不变。

3、根据权利要求1所述的制膜方法，其特征在于所述的亲水剂是聚乙烯乙酸酯(PVAc)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种或两种，当亲水剂超过一种时，总加入量不变。

4、根据权利要求1所述的制膜方法，其特征在于所述的溶剂是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或两种，当溶剂超过一种时，总加入量不变。

5、根据权利要求1、2、3或4所述的制膜方法制取的聚氯乙烯中空纤维多孔膜，其特征在于所述的多孔膜的孔隙率为80-90％，纯水透过通量为600-1500L/m²h(0.1MPa)，且具有良好的抗污染性能。