CN216878786U - 一种聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及膜制备设备技术领域，提出了一种聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置包括：搅拌釜；与搅拌釜通过管道连接的双螺杆挤出机；连接在双螺杆挤出机出料端的过滤装置；与过滤装置相连接的计量泵；与计量泵相连接的喷丝头装置；设置在喷丝头装置下方的冷却槽，冷却槽内设有牵引辊，对由喷丝头装置产生的膜丝进行牵引；拉伸装置，膜丝绕过冷却槽内的牵引辊进入拉伸装置内的拉伸辊上，拉伸倍数为1‑20；经拉伸装置拉伸后的膜丝缠绕在绕丝轮上，绕丝轮由智能控速装置控速对膜丝进行循环缠绕。通过本实用新型的技术方案，经搅拌釜高温搅拌溶解，微真空脱泡后，再挤压，不易产生气泡，纺丝连续性强，提高了聚甲基戊烯中空纤维膜的生产效率和产品合格率。

Description

一种聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置

技术领域

本实用新型涉及膜制备设备技术领域，具体涉及一种聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置。

背景技术

相关技术中，专利CN102000515A虽然提供了一种通过热致相分离法制备工艺，将热塑性聚氨酯、稀释剂、无机成孔剂和抗氧化剂高速搅拌混合均匀，通过单螺杆挤出机熔融挤出成中空纤维，经过冷却成型，最后把中空纤维里面的稀释剂及无机成孔剂提取出来，但是其采用单螺杆挤出机容易出现物料平均滞留时间长，操作参数可控性弱，不可连续进行挤出和混合过程，效率低，且容易出现纺丝不连续及逆流、漏流等问题。

专利CN104857864A虽然公开了一种利用挤出流延机获得聚甲基戊烯基膜的方法，将聚4-甲基-1-戊烯树脂粒料加入挤出流延机，在250～300℃下熔融挤出，流延得到聚4-甲基-1-戊烯初始流延膜，将聚甲基戊烯基初始流延膜在100℃ -200℃进行热处理0.5-8h，得到热处理膜，再对热处理膜进行冷热拉伸产生微孔，最后进行热处理定型，从而获得聚甲基戊烯微孔膜，挤出机可以是单螺杆挤出机也可以是双螺杆挤出机，但是该方法可控性较差，而且容易出现气泡造成生产不连续，在挤出过程中容易出现供料不足，逆流、漏流等现象。

目前已有的热致相分离法制备聚甲基戊烯中空纤维膜的工艺方法中都是采用将原料直接在挤出机内混合并挤出。而且，挤出机多采用单螺杆挤出机或者双螺杆挤出机，然而采用单螺杆挤出机会存在物料平均滞留时间长，操作参数可控性弱，不可连续进行挤出和混合过程，各个区段螺杆不可任意搭配，不具有多变的特性。而采用双螺杆挤出机，容易出现螺杆出料段熔体压力较低导致供料不足情况，在双螺杆挤出机挤出过程中出现产生气泡，造成纺丝不连续的问题，短的长径比双螺杆挤出机也会造成逆流及漏流等问题。

因此，亟需研究一种新的聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置来解决热致相分离法制备聚甲基戊烯中空纤维膜过程中出现的可控性较差、供料不足、气泡造成纺丝不连续及逆流、漏流等问题。

实用新型内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置，通过设置搅拌釜，将树脂、稀释剂、添加剂经搅拌釜高温搅拌溶解，微真空脱泡后，进入双螺杆挤出机中，同时精准控制各个工段的温度和速度，进行聚甲基戊烯中空纤维膜的制备，能够有效实现聚甲基戊烯中空纤维膜的连续化生产，而且自动化程度高，不易出现供料不足，双螺杆挤出机中不易产生气泡，不易出现逆流、漏流现象，纺丝连续性强，大大提高了聚甲基戊烯中空纤维膜的生产效率和产品合格率。

为实现上述目的，本实用新型采取以下的技术方案：

一种聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置，包括：搅拌釜；与所述搅拌釜通过管道连接的双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机包括输送段、熔融段和增压出料段，搅拌釜在所述双螺杆挤出机的连接位置处于所述输送段的起始位置；连接在所述双螺杆挤出机出料端的过滤装置；与所述过滤装置相连接的计量泵；与所述计量泵相连接的喷丝头装置；设置在所述喷丝头装置下方的冷却槽，所述冷却槽内设有牵引辊，对由所述喷丝头装置产生的膜丝进行牵引；拉伸装置，所述拉伸装置内设有两个拉伸辊，膜丝绕过冷却槽内的牵引辊进入所述拉伸装置内的拉伸辊上，所述拉伸装置通过控制两个所述拉伸辊的转速以进行膜丝的拉伸，拉伸倍数为1-20；经所述拉伸装置拉伸后的膜丝缠绕在绕丝轮上，所述绕丝轮由智能控速装置控速对膜丝进行循环缠绕，所述绕丝轮的绕丝速度为 10mm/min-100mm/min。

优选地，该聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置，还包括：固体加料装置连接在所述双螺杆挤出机的输送端。

优选地，所述冷却槽外安装有自动调节升降装置，所述冷却槽与水冷却系统相连，控制所述冷却槽的冷却温度为25℃-100℃，调节所述冷却槽的高度使其与喷丝头装置的距离为2cm-10cm。

优选地，所述搅拌釜设置有智能温控装置，且所述搅拌釜分别与空气压缩机、第一氮气罐相连；所述喷丝头装置与第二氮气罐相连，且所述喷丝头装置与所述第二氮气罐之间的连接管路上设置气体流量控制器。

优选地，所述管道、所述双螺杆挤出机、所述过滤器、所述计量泵、所述喷丝头装置均设置有智能温控装置。

优选地，所述过滤装置与所述双螺杆挤出机出料端的连接管路上设置压力传感器，所述计量泵与所述喷丝头装置的连接管路上设置压力传感器。

优选地，所述双螺杆挤出机设有水冷却系统，在200℃-300℃范围内以5℃ -10℃阶梯式程序降温；所述过滤装置的过滤目数为100目-200目，智能控温范围为200℃-280℃；计量泵的行程容积为0.3CC-1.2CC，智能温控范围为100℃ -280℃。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型提出的聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置通过设置搅拌釜，将树脂、稀释剂、添加剂经搅拌釜高温搅拌溶解，微真空脱泡后，进入双螺杆挤出机中，同时精准控制各个工段的温度和速度，进行聚甲基戊烯中空纤维膜的制备，能够有效实现聚甲基戊烯中空纤维膜的连续化生产，而且自动化程度高，不易出现供料不足，双螺杆挤出机中不易产生气泡，不易出现逆流、漏流现象，纺丝连续性强，大大提高了聚甲基戊烯中空纤维膜的生产效率和产品合格率。

(2)本实用新型提出的聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置制备出来的膜丝的内外径在200μm-480μm之间，与商业用于体外膜肺氧合机的聚甲基戊烯中空纤维膜的膜丝内外径大小对比相差无几，而且能够实现连续纺丝1h-5h不断丝。

(3)本实用新型提出的聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置的自动化程度高，能够精准控制参数，能够通过调节管道、双螺杆挤出机、过滤装置、计量泵、喷丝头装置各个工段的温度，调节冷却槽的温度和高度，调节绕丝轮的转速等参数控制成膜的宏观及微观结构。

(4)本实用新型提出的聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置通过设置固体加料装置，可以在纺丝结束后，通过固体加料装置，加入高粘度热塑性材料对双螺杆挤出机及管道进行清洗，去除纺丝过程中生产的碳化颗粒、胶状物等，清洗方便，而且大大提高了装置的使用寿命和减少了维保次数，降低了生产成本。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本实用新型的实施例的一种聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的实施例的一种聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置的中的双螺杆挤出机的结构示意图，

其中，图1和图2中附图标记与部件之间的对应关系为：

102搅拌釜，104双螺杆挤出机，1042输送段，1044熔融段，1046增压出料段，106过滤装置，108计量泵，110喷丝头装置，112冷却槽，1122牵引辊，114拉伸装置，1142拉伸辊，116绕丝轮，118智能控速装置，120固体加料装置，122自动调节升降装置，124水冷却系统，126智能温控装置， 128空气压缩机，130第一氮气罐，131第二氮气罐132气体流量控制器，134 压力传感器，136管道。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，根据本实用新型的实施例的一种聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置，包括：搅拌釜102、管道136、双螺杆挤出机104、过滤装置106、计量泵108、喷丝头装置110、冷却槽112、拉伸装置114、绕丝轮116等。

搅拌釜102与双螺杆挤出机104通过管道136连接，双螺杆挤出机104包括输送段1042、熔融段1044和增压出料段1046，管道136连接在双螺杆挤出机104中输送段1042起始位置，树脂、稀释剂、添加剂加入搅拌釜102内经搅拌釜102高温搅拌溶解，微真空(-0.05MPa～-0.01MPa)脱泡后，进入双螺杆挤出机104进行挤出，能够有效减少挤出过程中产生气泡现象的发生，不易出现逆流、漏流现象，能够大大提升聚甲基戊烯中空纤维膜的生产效率和产品合格率。过滤装置106连接在双螺杆挤出机104的出料端，对由双螺杆挤出机104 挤出的铸膜液经过滤装置106进行过滤，去除杂质，有利于提高产品合格率。计量泵108与过滤装置106相连接，用于控制铸膜液的流出量。喷丝头装置110 与计量泵108相连接，通过喷丝头装置110的铸膜液形成中空纤维状的膜丝。冷却槽112设置在喷丝头装置110下方，与喷丝头装置110之间留有一定距离形成空气程，冷却槽112内设有牵引辊1122，对由喷丝头装置110产生的膜丝进行冷却成型并牵引。膜丝绕过冷却槽112内的牵引辊1122进入拉伸装置114内的拉伸辊1142上，拉伸装置114设在冷却槽112之后，拉伸装置114内设有两个拉伸辊1142，通过控制两个拉伸辊1142的转速进行膜丝的拉伸，拉伸倍数为 1-20。经拉伸装置114拉伸后的膜丝缠绕在绕丝轮116上，绕丝轮116由智能控速装置118进行控速，从而对膜丝进行循环缠绕，绕丝轮的绕丝速度为 10mm/min-100mm/min。

智能控速装置118通过相应的电机、减速器等对绕丝轮116的缠绕速度进行控制。

进一步地，如图1所示，在双螺杆挤出机104的输送端连接固体加料装置 120，可以在纺丝结束后，通过固体加料装置120，加入高粘度热塑性材料对双螺杆挤出机104及管道进行清洗，去除纺丝过程中生产的碳化颗粒、胶状物等，清洗方便，而且大大提高了装置的使用寿命和减少了维保次数，降低了生产成本。

具体地，高粘度热塑性材料可以是聚丙烯和/或聚乙烯。

进一步地，如图1所示，冷却槽112外安装有自动调节升降装置122，可以调节冷却槽112与喷丝头装置110之间的距离，调节范围为2cm-10cm，从而可以控制膜丝的空气程距离，进而调节膜丝的结构。冷却槽112还连接有水冷却系统124，控制冷却槽112的冷却温度为25℃-100℃，将膜丝冷却成型。

进一步地，如图1所示，搅拌釜102设置有智能温控装置126，且搅拌釜 102分别与空气压缩机128、第一氮气罐130相连，通过空气压缩机128和第一氮气罐130使得反应釜内维持常压氮气状态，而搅拌釜102设置的智能温控装置126可以控制搅拌釜102的温度，搅拌釜102在进行树脂、稀释剂、添加剂搅拌溶解时控制温度为200℃-280℃转速为0rpm-50rpm，使得固体颗粒完全溶解形成均相溶液，通过空气压缩机128可以抽真空，使得搅拌釜102内部维持在微真空(-0.05MPa～-0.01MPa)的条件下，在此条件下可以实现脱泡，这样双螺杆挤出机104在挤出时不易产生气泡，不易出现逆流、漏流现象，大大提高了纺丝连续性。

喷丝头装置110与第一氮气罐130相连，且喷丝头装置110与第二氮气罐 131之间的连接管路上设置气体流量控制器132，为气体芯液提供压力，控制喷丝情况。

进一步地，如图1所示，搅拌釜102与双螺杆挤出机104之间的连接管道 136、双螺杆挤出机104、过滤装置106、计量泵108、喷丝头装置110均设置有智能温控装置126，能够精确控制各个工段的温度，实现聚甲基戊烯中空纤维膜的连续化生产。

具体地，双螺杆挤出机104自带程序控温(PLC)，管道136、过滤装置106、计量泵108、喷丝头装置110都外带加热套，连接到智能温控装置126进行程序控温。

进一步地，如图1所示，过滤装置106与双螺杆挤出机104出料端的连接管路上设置压力传感器134，可以有效测量双螺杆挤出机104挤出后熔体的压力，为双螺杆挤出机104的挤出速度和挤出压力调整提供依据，计量泵108与喷丝头装置110的连接管路上设置压力传感器134，可以有效测量进入喷丝头装置 110前的熔体的压力，为计量泵108的转速调整提供依据，从而能够更加精确地控制聚甲基戊烯中空纤维膜制备的各个参数，有利于控制成膜的宏观及微观结构，能够根据需要批量生产。各管路上的压力传感器是独立使用的。

进一步地，双螺杆挤出机104设有水冷却系统124，在200℃-300℃范围内以5℃-10℃阶梯式程序降温；过滤装置106的过滤目数为100目-200目，智能控温范围为200℃-280℃；计量泵108的行程容积为0.3CC-1.2CC，智能温控范围为100℃-280℃。进一步保障了生产出来的产品质量，而双螺杆挤出机104在 200℃-300℃范围内以5℃-10℃阶梯式程序降温，同时在第二个工段开始进料，有效避免了逆流、漏流等现象的发生，有利于保障生产的连续性。

经试验，该聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置制备出的膜丝内外径在200μ m-480μm之间，与商业用于体外膜肺氧合机的聚甲基戊烯中空纤维膜的膜丝内外径大小对比相差无几，而且能够实现连续纺丝1h-5h不断丝。

本实用新型提出的一种聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置的使用过程如下：

S1，将树脂、稀释剂、添加剂按照一定顺序加入到搅拌釜中；

具体地，加入顺序可以根据实际需要进行调整，树脂为聚甲基戊烯树脂，

S2，开启整机加热程序，控制搅拌釜在一定转速和温度条件下进行搅拌，当搅拌釜中铸膜液形成均相后，打开空气压缩机开始抽真空，使得搅拌釜内部维持在微真空条件下，开始脱泡；

具体地，打开搅拌釜智能温控装置，调节温度为200℃-280℃，转速为 0-50rpm，时间为0-5h，使之形成均相溶液，微真空条件具体为-0.01MPa，脱泡时间为4h，

S3，开启管道、双螺杆挤出机、过滤装置、计量泵、喷丝头装置各个工段的智能温控装置开始对整机进行预热；

具体地，此过程在搅拌釜脱泡的同时进行，连接管道、双螺杆挤出机预热时间为1h-4h，增压后打开搅拌釜底部管道的球阀，

S4，向冷却槽内加入一定量的水，并控制开启相应的水冷却系统，进行循环；

具体地，冷却槽的冷却温度为20℃-100℃，如有需要通过自动调节升降装置调节冷却槽与喷丝头装置之间的距离，

S5，当管道、双螺杆挤出机、过滤装置、计量泵、喷丝头装置各个工段的温度达到相应的设定温度且搅拌釜脱泡达到指定时长后，控制打开搅拌釜底部管道的球阀、打开双螺杆挤出机、打开计量泵；

具体地，双螺杆挤出机包括输送段、熔融段和增压出料段，铸膜液自双螺杆挤出机的熔融段进入，双螺杆挤出机在200℃-300℃范围内以5℃-10℃阶梯式程序降温，过滤装置的智能温控范围为200℃-280℃，计量泵的温控范围为100℃ -280℃，喷丝头装置的智能温控范围为200-280℃，脱泡的指定时长设置为4h，打开双螺杆挤出机、打开计量泵后缓慢增加其转速到适宜条件下开始进行纺丝，

S6，铸膜液经双螺杆挤出机、过滤装置、计量泵进入喷丝头装置；

S7，铸膜液经喷丝头装置形成中空纤维状膜丝，在经过空气程后进入冷却槽内冷却成型；

S8，膜丝在冷却槽内冷却成型后经牵引辊进入拉伸装置内，缠绕在拉伸辊上，通过智能位置装置控制两个拉伸辊的转速进行膜丝的拉伸，拉伸倍数为 1-20；

S9，经拉伸装置拉伸后的膜丝缠绕在绕丝轮上，通过智能控速装置控制膜丝在绕丝轮上进行循环缠绕，形成内外径中空纤维膜，绕丝轮的绕丝速度为 10mm/min-100mm/min；

S10，在纺丝过程中，调节管道、双螺杆挤出机、过滤装置、计量泵、喷丝头装置各个工段的温度，调节冷却槽的温度和高度，调节绕丝轮的转速等参数控制成膜的宏观及微观结构；

S11，在纺丝结束后，通过固体加料装置，加入高粘度热塑性材料对双螺杆挤出机及管道进行清洗，具体地，高粘度热塑性材料可以为聚丙烯和/或聚乙烯。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置，其特征在于，包括：

搅拌釜；与所述搅拌釜通过管道连接的双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机包括输送段、熔融段和增压出料段，搅拌釜在所述双螺杆挤出机的连接位置处于所述输送段的起始位置；连接在所述双螺杆挤出机出料端的过滤装置；与所述过滤装置相连接的计量泵；与所述计量泵相连接的喷丝头装置；设置在所述喷丝头装置下方的冷却槽，所述冷却槽内设有牵引辊，对由所述喷丝头装置产生的膜丝进行牵引；拉伸装置，所述拉伸装置内设有两个拉伸辊，膜丝绕过冷却槽内的牵引辊进入所述拉伸装置内的拉伸辊上，所述拉伸装置通过控制两个所述拉伸辊的转速以进行膜丝的拉伸，拉伸倍数为1-20；经所述拉伸装置拉伸后的膜丝缠绕在绕丝轮上，所述绕丝轮由智能控速装置控速对膜丝进行循环缠绕，所述绕丝轮的绕丝速度为10mm/min-100mm/min。

2.根据权利要求1所述的聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置，其特征在于，还包括：

固体加料装置，连接在所述双螺杆挤出机的输送端。

3.根据权利要求2所述的聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置，其特征在于，

所述冷却槽外安装有自动调节升降装置，所述冷却槽与水冷却系统相连，控制所述冷却槽的冷却温度为25℃-100℃，调节所述冷却槽的高度使其与喷丝头装置的距离为2cm-10cm。

4.根据权利要求3所述的聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置，其特征在于，

所述搅拌釜设置有智能温控装置，且所述搅拌釜分别与空气压缩机、第一氮气罐相连；

所述喷丝头装置与第二氮气罐相连，且所述喷丝头装置与所述第二氮气罐之间的连接管路上设置气体流量控制器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置，其特征在于，

所述搅拌釜与所述双螺杆挤出机之间的连接管道、所述双螺杆挤出机、所述过滤装置、所述计量泵、所述喷丝头装置均设置有智能温控装置。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置，其特征在于，

所述过滤装置与所述双螺杆挤出机出料端的连接管路上设置压力传感器，所述计量泵与所述喷丝头装置的连接管路上设置压力传感器。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的聚甲基戊烯中空纤维膜制备装置，其特征在于，

所述双螺杆挤出机设有水冷却系统，在200℃-300℃范围内以5℃-10℃阶梯式程序降温；所述过滤装置的过滤目数为100目-200目，智能控温范围为200℃-280℃；计量泵的行程容积为0.3CC-1.2CC，智能温控范围为100℃-280℃。

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