一種無(wú)動(dòng)力pvdf中空纖維膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法，屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以聚偏氟乙烯(PVDF)為主要膜材料，與無(wú)機(jī)添加劑共混改性后，通過(guò)紡絲工藝將改性PVDF鑄膜液涂覆到功能纖維支撐管表面，而制備的具有無(wú)動(dòng)力PVDF膜的制備方法，應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)污染廢水及飲用水處理。所述無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜具有良好的親水性能，改變了傳統(tǒng)膜材料需要外壓條件出水的不足，其中，功能纖維支撐管能夠與PVDF較強(qiáng)的結(jié)合能力，所制備的PVDF膜機(jī)械強(qiáng)度高，親水性好，且成產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域，涉及了一種無(wú)機(jī)添加劑改性PVDF的無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜制備方法，該P(yáng)VDF中空纖維膜可以應(yīng)用于工業(yè)廢水、生活廢水及飲用水處理行業(yè)，生產(chǎn)成本低、效率高，無(wú)需外壓，使用壽命長(zhǎng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是一個(gè)缺水嚴(yán)重的國(guó)家，人均水資源占有量少，工農(nóng)業(yè)用水量大，近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不可避免的造成了水體污染，包括重金屬污染、有機(jī)污染、細(xì)菌病毒污染等，嚴(yán)重影響了人類健康，破壞了生態(tài)環(huán)境，因此，科學(xué)有效的解決水污染問(wèn)題已迫在眉睫。
[0003]膜分離技術(shù)因效率高、操作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)前水處理行業(yè)中應(yīng)用廣泛且較為成熟。PVDF是一種耐酸堿腐蝕、耐高溫、耐氧化、抗紫外線輻射的材料，多被應(yīng)用于膜材料的制備，但PVDF本身具有疏水性，抗污染性能差，運(yùn)行及反沖洗過(guò)程中對(duì)膜的機(jī)械強(qiáng)度要求高，且需要外界壓力提供動(dòng)力，增加了生產(chǎn)成本，與改性無(wú)機(jī)添加劑共混后，能有效改善PVDF的親水性及抗污染性能，涂覆到功能纖維襯管表面而制備成的PVDF膜材料，機(jī)械強(qiáng)度高，不易脫落，大大提高了膜的使用壽命，且能夠在無(wú)動(dòng)力條件下出水，降低了生產(chǎn)成本，有效的減化了操作工藝，反洗過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)需化學(xué)試劑清洗。
[0004]中國(guó)專利CN1011319081A公開了一種大通量抗污染PVDF中空纖維膜的制備方法，將已制備好的PVDF中空纖維膜用乙醇或次氯酸鈉處理后，在丙烯酸水溶液中進(jìn)行γ-射線輻照接枝，利用丙烯酸分子中的-COOH基團(tuán)改善膜的親水性能，水通量有了極大提高，但在制備過(guò)程中，PVDF中空纖維膜不可避免的受到處理液的影響，使得膜的壽命降低，且膜的機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)于纖維襯管式PVDF中空纖維膜低。
[0005]中國(guó)專利CN101254420A]公開了一種增強(qiáng)管狀多孔復(fù)合膜的制備方法，在增強(qiáng)管內(nèi)填充高粘度水溶性填充物，避免了鑄膜液滲入增強(qiáng)管內(nèi)，堵塞膜孔，同時(shí)外部涂覆兩層鑄膜液，保證了膜表面不會(huì)出現(xiàn)缺陷，膜的透水量大，但加強(qiáng)管內(nèi)填充高粘度水溶性物質(zhì)的操作困難，浪費(fèi)了材料，且所制備的膜材料仍需要外加壓力提供動(dòng)力。
[0006]歐洲專利EP1321178B1公開了一種編織管增強(qiáng)型中空纖維膜的制備方法，將高分子樹脂溶于有機(jī)溶劑(二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺等)，同時(shí)加入聚乙烯吡咯烷酮和親水性化合物作為添加劑，利用紡絲工藝將樹脂涂覆到纖維增強(qiáng)管表面，而制備了透水性好、截留率高、機(jī)械強(qiáng)度高的增強(qiáng)型中空纖維膜，但所制備的中空纖維膜需外界壓力提供動(dòng)力，高分子樹脂涂覆到加強(qiáng)管表面容易脫落。
[0007]中國(guó)專利CN1829597A公開了一種無(wú)缺陷復(fù)合膜的制備方法，該方法通過(guò)引入粘合劑將高分子樹脂粘合到編織管表面，多入口紡絲頭同時(shí)涂布多層鑄膜液，紡絲過(guò)程中編織管內(nèi)部抽真空，加強(qiáng)涂布液與編織管的結(jié)合，所制備的膜材料剝離強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，但多層涂布液會(huì)降低膜的通透性，編織管內(nèi)抽真空，無(wú)形中增加了制備工藝的難度，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0008]中國(guó)專利CN1864828A公開了一種網(wǎng)狀纖維增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法，首先將PVDF鑄膜液紡制成中空纖維管，在中空纖維管表面編織一層纖維網(wǎng)，以增加強(qiáng)度，然后在纖維網(wǎng)表面涂覆一層PVDF膜，構(gòu)成三層結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)型PVDF中空纖維膜，制備過(guò)程較為繁瑣，中間層纖維網(wǎng)覆蓋操作困難，多層結(jié)構(gòu)降低了膜的通透性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明針對(duì)當(dāng)前PVDF中空纖維膜存在的系列問(wèn)題，提供了一種新型的制備方法，以解決上述專利中制備膜材料過(guò)程繁瑣，樹脂在纖維襯管表面的剝離強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，同時(shí)克服傳統(tǒng)膜材料需要外壓提供動(dòng)力的不足，以更好地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)廢水的處理，緩解水污染現(xiàn)狀，將改性無(wú)機(jī)添加劑與PVDF共混，經(jīng)紡絲工藝將PVDF鑄膜液涂覆到功能纖維襯管表面，經(jīng)過(guò)相轉(zhuǎn)化制備成無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜，機(jī)械強(qiáng)度高、親水性好，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)動(dòng)力條件下出水，降低生產(chǎn)成本，反洗過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)需化學(xué)藥劑清洗。
[0010]所述無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜，首先將無(wú)機(jī)添加劑進(jìn)行改性，提高親水性，增強(qiáng)與PVDF樹脂的結(jié)合力，所述改性劑為偶聯(lián)劑，溶解液為一定濃度的乙醇溶液，得到改性無(wú)機(jī)添加劑，然后與PVDF共混，并紡絲。
[0011 ] 一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的:
[0012]步驟一、將無(wú)機(jī)添加劑加入乙醇溶液(乙醇溶液的體積濃度15%?40% )中，在(50?80)°C恒溫水浴下以(250?350)r/min磁力攪拌(0.5?l)h，加入偶聯(lián)劑，冷卻水回流反應(yīng)(3?5)h，過(guò)濾，濾渣用乙醇溶液洗滌(3?5)次，在60?90°C條件下真空干燥(3?5)h。
[0013]步驟二、將步驟一處理后的無(wú)機(jī)添加劑加入有機(jī)溶劑中，在(40?70) °C恒溫水浴條件下，以(10?40)KHz的頻率超聲振蕩(0.5?2)h，然后加入致孔劑，再在(50?90) °C恒溫水浴條件下，機(jī)械攪拌(2?6)h，再加入PVDF粉末，繼續(xù)在(50?90°C)恒溫水浴加熱，機(jī)械攪拌(6?13)h，得到鑄膜液；
[0014]步驟三將鑄膜液倒入紡絲機(jī)的儲(chǔ)料釜罐并密封，在(50?90)°C恒溫加熱條件下，用真空栗將體系真空度抽至0.04?0.1MPa，靜置脫泡4?Sh，然后向儲(chǔ)料釜罐充入氮?dú)?，調(diào)整儲(chǔ)料釜罐壓力為0.05?0.310^，凝固浴溫度為30?50°(:，打開計(jì)量栗，以(6?16)111171^11速率擠出鑄膜液，設(shè)定空氣間距為(0.1?0.5)m，功能纖維襯管輪轂轉(zhuǎn)速為(6?12)r/min，繞絲速度與功能纖維襯管輪轂保持一致，鑄膜液經(jīng)紡絲頭涂均勻覆到功能襯管表面，在凝固浴中經(jīng)相轉(zhuǎn)化而固化成膜，將制備好的膜材料剪斷，放置到清水槽中浸泡(24?36)h，取出后在室溫下晾干。
[0015]步驟一中無(wú)機(jī)添加劑與偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為(0.5?I):1。
[0016]步驟一所述無(wú)機(jī)添加劑為硅藻土、二氧化硅、高嶺土、三氧化鋁、碳酸鈣、二氧化鈦或粘土。
[0017]步驟一所述無(wú)機(jī)添加劑的粒徑為500?3000nm。
[0018]步驟一所述無(wú)機(jī)添加劑在乙醇溶液中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%?15%。
[0019]步驟一所述偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、單烷氧基不飽或者肪酸鈦酸酯。
[0020]步驟二所述有機(jī)溶劑為Ν，Ν_ 二甲基甲酰胺、Ν，Ν_ 二甲基乙酰胺、二甲基亞砜或N-甲基吡咯烷酮，步驟一處理后的添加劑在鑄膜液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%?5%。
[0021]步驟二所述致孔劑為聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇10000、聚乙烯吡咯烷酮K30、氯化鋰或氯化鈉，添加劑質(zhì)量為鑄膜液總質(zhì)量的2%?8%。
[0022]步驟二在鑄膜液中的PVDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%?19%。
[0023]步驟三所述功能纖維襯管是由不同纖維材料編織而成，纖維材料為氨綸、丙綸、滌綸、醋酸纖維素纖維、聚丙烯腈纖維或乙綸。
[0024]所述紡絲過(guò)程中的空氣間距要適中，以保證所制備的PVDF中空纖維膜具有較高的剝離強(qiáng)度。
[0025]本發(fā)明所述的一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法，首先將無(wú)機(jī)添加劑進(jìn)行表面改性，以提高親水性能，增加在有機(jī)溶劑中分散性，同時(shí)有利于無(wú)機(jī)添加劑與PVDF的親和，使PVDF樹脂更牢固的結(jié)合到纖維襯管表面，且不影響PVDF本身的優(yōu)異性能。
[0026]本發(fā)明所述的纖維襯管為功能性纖維襯管，采用不同材質(zhì)的纖維材料，控制纖維材料的編織密度，制備了具有與PVDF較強(qiáng)結(jié)合能力的功能纖維襯管，通過(guò)特定的紡絲工藝，將PVDF鑄膜液涂覆到功能纖維管表面，較普通的加強(qiáng)管膜材料具有較高的剝離強(qiáng)度，使用壽命長(zhǎng)。
[0027]本發(fā)明的一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法，膜材料具有較好的親水性能和較高的機(jī)械強(qiáng)度，制備工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何污染，在實(shí)際的廢水處理過(guò)程中，效率高，操作簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)動(dòng)力出水，且膜的使用壽命長(zhǎng)，反洗工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需清洗藥劑，降低了生產(chǎn)成本，具有廣闊的利用價(jià)值和應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是PVDF純膜接觸角圖；
[0029]圖2是PVDF共混改性后接觸角圖；
[0030]圖3為PVDF膜材料在改性前SEM圖；
[0031]圖4為PVDF膜材料在改性后SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式中無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的:
[0033]步驟一、無(wú)機(jī)添加劑的改性:將粒徑為500nm的娃藻土按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的量加入乙醇溶液(體積濃度15 % )中，在50 0C恒溫水浴條件下，以250r/min磁力攪拌0.5h，然后向混合液中加入乙烯基三乙氧基硅烷，其中，硅藻土與乙烯基三乙氧基硅烷的質(zhì)量比為0.5:1，冷卻水回流反應(yīng)3h，過(guò)濾，濾渣用乙醇溶液洗滌3次，放入真空干燥箱中，60°C真空干燥3h。
[0034]步驟二、PVDF鑄膜液配置:將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的改性硅藻土加入N，N-二甲基甲酰胺溶劑中，40°C恒溫水浴條件下，以1KHz的頻率超聲振蕩0.5h，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的聚乙二醇400，50 0C恒溫水浴條件下，機(jī)械攪拌2h，再加入PVDF粉末，繼續(xù)以50 °C恒溫水浴加熱，機(jī)械攪拌6h，配制成鑄膜液。
[0035]步驟三、中空纖維膜紡絲:將PVDF鑄膜液倒入紡絲機(jī)儲(chǔ)料釜罐并密封，以50°C恒溫加熱，用真空栗將體系真空度抽至0.04MPa，靜置脫泡4h，然后向釜罐充入氮?dú)?，調(diào)整釜罐壓力為0.05MPa，凝固浴溫度為30°C，打開計(jì)量栗，以6mL/min速率擠出鑄膜液，設(shè)定空氣間距為0.1m，功能纖維襯管輪轂轉(zhuǎn)速為6r/min，繞絲速度與功能纖維襯管輪轂保持一致，鑄膜液經(jīng)紡絲頭涂均勻覆到功能襯管表面。
[0036]步驟四、成膜過(guò)程:從噴絲頭拉出的PVDF膜在水相凝固浴中經(jīng)相轉(zhuǎn)化固化成膜，將制備好的膜材料剪斷，放置到清水槽中浸泡24h，取出后在室溫下晾干。
[0037]圖2、圖1表明PVDF改性前后純水接觸角由81.59ο下降到68.64ο，親水性大大提高，圖4、圖3說(shuō)明PVDF在改性后無(wú)機(jī)添加劑被成功的負(fù)載到PVDF中，改善了膜的表面結(jié)構(gòu)。
[0038]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式中無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的:
[0039]步驟一、無(wú)機(jī)添加劑的改性:將粒徑為100nm的娃藻土按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的量加入乙醇溶液中(體積濃度為15 % )，在50 °C恒溫水浴條件下，以280r/min磁力攪拌0.5h，然后向混合液中加入乙烯基三乙氧基硅烷，其中，硅藻土與乙烯基三乙氧基硅烷的質(zhì)量比為0.5:1，冷卻水回流反應(yīng)3h，過(guò)濾，濾渣用乙醇溶液洗滌3次，放入真空干燥箱中，60°C真空干燥3h。
[0040]步驟二、PVDF鑄膜液配置:將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%的改性硅藻土加入N，N-二甲基甲酰胺溶劑中，60°C恒溫水浴條件下，以1KHz的頻率超聲振蕩0.5h，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的聚乙二醇600，60 0C恒溫水浴條件下，機(jī)械攪拌2h，再加入PVDF粉末，繼續(xù)以60 °C恒溫水浴加熱，機(jī)械攪拌6h，配制成鑄膜液。
[0041 ]步驟三、中空纖維膜紡絲:將PVDF鑄膜液倒入紡絲機(jī)儲(chǔ)料釜罐并密封，以60°C恒溫加熱，用真空栗將體系真空度抽至0.04MPa，靜置脫泡4h，然后向釜罐充入氮?dú)?，調(diào)整釜罐壓力為0.05MPa，凝固浴溫度為30°C，打開計(jì)量栗，以7mL/min速率擠出鑄膜液，設(shè)定空氣間距為0.2m，功能纖維襯管輪轂轉(zhuǎn)速為6r/min，繞絲速度與功能纖維襯管輪轂保持一致，鑄膜液經(jīng)紡絲頭涂均勻覆到功能襯管表面。
[0042]步驟四、成膜過(guò)程:從噴絲頭拉出的PVDF膜在水相凝固浴中經(jīng)相轉(zhuǎn)化固化成膜，將制備好的膜材料剪斷，放置到清水槽中浸泡24h，取出后在室溫下晾干。
[0043]本實(shí)施方式制備的無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜與純水接觸角為71.32°。
[0044]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式中無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的:
[0045]步驟一、無(wú)機(jī)添加劑的改性:將粒徑為500nm的二氧化娃按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的量加入乙醇溶液中(體積濃度為15 % )，在50°C恒溫水浴條件下，以250r/min磁力攪拌0.5h，然后向混合液中加入乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷，其中，二氧化硅與乙烯基三(β_甲氧基乙氧基)硅烷的質(zhì)量比為0.5:1，冷卻水回流反應(yīng)3h，過(guò)濾，濾渣用乙醇溶液洗滌3次，放入真空干燥箱中，60°C真空干燥3h。
[0046]步驟二、PVDF鑄膜液配置:將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的改性二氧化硅加入N，N-二甲基甲酰胺溶劑中，40°C恒溫水浴條件下，以1KHz的頻率超聲振蕩0.5h，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的聚乙二醇400，500C恒溫水浴條件下，機(jī)械攪拌2h，再加入PVDF粉末，繼續(xù)以50 V恒溫水浴加熱，機(jī)械攪拌6h，配制成鑄膜液。
[0047]步驟三、中空纖維膜紡絲:將PVDF鑄膜液倒入紡絲機(jī)儲(chǔ)料釜罐并密封，以50°C恒溫加熱，用真空栗將體系真空度抽至0.04MPa，靜置脫泡4h，然后向釜罐充入氮?dú)?，調(diào)整釜罐壓力為0.05MPa，凝固浴溫度為30°C，打開計(jì)量栗，以6mL/min速率擠出鑄膜液，設(shè)定空氣間距為0.1m，功能纖維襯管輪轂轉(zhuǎn)速為6r/min，繞絲速度與功能纖維襯管輪轂保持一致，鑄膜液經(jīng)紡絲頭涂均勻覆到功能襯管表面。
[0048]步驟四、成膜過(guò)程:從噴絲頭拉出的PVDF膜在水相凝固浴中經(jīng)相轉(zhuǎn)化固化成膜，將制備好的膜材料剪斷，放置到清水槽中浸泡24h，取出后在室溫下晾干。
[0049]本實(shí)施方式制備的無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜與純水接觸角為59.78°。
[0050]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式中無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的:
[0051 ]步驟一、無(wú)機(jī)添加劑的改性:將粒徑為500nm 二氧化娃按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的量加入乙醇溶液中(體積濃度為25% )，在50°C恒溫水浴條件下，以270r/min磁力攪拌0.5h，然后向混合液中加入乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，其中，二氧化硅與乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷的質(zhì)量比為0.5:1，冷卻水回流反應(yīng)3.5h，過(guò)濾，濾渣用乙醇溶液洗滌3次，放入真空干燥箱中，60°C真空干燥3h。
[0052]步驟二、PVDF鑄膜液配置:將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的改性二氧化硅加入N，N_二甲基甲酰胺溶劑中，40°C恒溫水浴條件下，以1KHz的頻率超聲振蕩0.5h，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的聚乙二醇400，60 °C恒溫水浴條件下，機(jī)械攪拌2h，再加入PVDF粉末，繼續(xù)以60 °C恒溫水浴加熱，機(jī)械攪拌6h，配制成鑄膜液。步驟三、中空纖維膜紡絲:將PVDF鑄膜液倒入紡絲機(jī)儲(chǔ)料釜罐并密封，以60°C恒溫加熱，用真空栗將體系真空度抽至0.04MPa，靜置脫泡4h，然后向釜罐充入氮?dú)?，調(diào)整釜罐壓力為0.05MPa，凝固浴溫度為35°C，打開計(jì)量栗，以8mL/min速率擠出鑄膜液，設(shè)定空氣間距為0.5m，功能纖維襯管輪轂轉(zhuǎn)速為6r/min，繞絲速度與功能纖維襯管輪轂保持一致，鑄膜液經(jīng)紡絲頭涂均勻覆到功能襯管表面。
[0053]步驟四、成膜過(guò)程:從噴絲頭拉出的PVDF膜在水相凝固浴中經(jīng)相轉(zhuǎn)化固化成膜，將制備好的膜材料剪斷，放置到清水槽中浸泡24h，取出后在室溫下晾干。
[0054]本實(shí)施方式制備的無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜與純水接觸角為74.39°。
[0055]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式中無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的:
[0056]步驟一、無(wú)機(jī)添加劑的改性:將粒徑為3000nm的高嶺土按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的量加入乙醇溶液中(體積濃度為40% )，在50°C恒溫水浴條件下，以270r/min磁力攪拌0.5h，然后向混合液中加入乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，其中，高嶺土與乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷的質(zhì)量比為0.5:1，冷卻水回流反應(yīng)3.5h，過(guò)濾，濾渣用乙醇溶液洗滌3次，放入真空干燥箱中，60°C真空干燥3h。
[0057]步驟二、PVDF鑄膜液配置:將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I%的改性高嶺土加入N，N-二甲基甲酰胺溶劑中，40°(:恒溫水浴條件下，以1KHz的頻率超聲振蕩0.5h，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5 %的聚乙二醇10000，60°C恒溫水浴條件下，機(jī)械攪拌2h，再加入PVDF粉末，繼續(xù)以60°C恒溫水浴加熱，機(jī)械攪拌6h，配制成鑄膜液。
[0058]步驟三、中空纖維膜紡絲:將PVDF鑄膜液倒入紡絲機(jī)儲(chǔ)料釜罐并密封，以60°C恒溫加熱，用真空栗將體系真空度抽至0.04MPa，靜置脫泡4h，然后向釜罐充入氮?dú)猓{(diào)整釜罐壓力為0.05MPa，凝固浴溫度為35°C，打開計(jì)量栗，以8mL/min速率擠出鑄膜液，設(shè)定空氣間距為0.5m，功能纖維襯管輪轂轉(zhuǎn)速為6r/min，繞絲速度與功能纖維襯管輪轂保持一致，鑄膜液經(jīng)紡絲頭涂均勻覆到功能襯管表面。
[0059]步驟四、成膜過(guò)程:從噴絲頭拉出的PVDF膜在水相凝固浴中經(jīng)相轉(zhuǎn)化固化成膜，將制備好的膜材料剪斷，放置到清水槽中浸泡24h，取出后在室溫下晾干。
[0060]本實(shí)施方式制備的無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜與純水接觸角為66.51°。
[0061]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式中無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的:
[0062]步驟一、無(wú)機(jī)添加劑的改性:將粒徑為3000nm的高嶺土按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的量加入乙醇溶液中(體積濃度為40% )，在50°C恒溫水浴條件下，以250r/min磁力攪拌0.5h，然后向混合液中加入乙烯基三乙氧基硅烷，其中，高嶺土與乙烯基三乙氧基硅烷的質(zhì)量比為0.5:1，冷卻水回流反應(yīng)3h，過(guò)濾，濾渣用乙醇溶液洗滌3次，放入真空干燥箱中，60°C真空干燥3h。
[0063]步驟二、PVDF鑄膜液配置:將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的改性高嶺土加入N，N-二甲基甲酰胺溶劑中，40°C恒溫水浴條件下，以1KHz的頻率超聲振蕩0.5h，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的聚乙二醇400，50 0C恒溫水浴條件下，機(jī)械攪拌2h，再加入PVDF粉末，繼續(xù)以50 °C恒溫水浴加熱，機(jī)械攪拌6h，配制成鑄膜液。
[0064]步驟三、中空纖維膜紡絲:將PVDF鑄膜液倒入紡絲機(jī)儲(chǔ)料釜罐并密封，以50°C恒溫加熱，用真空栗將體系真空度抽至0.04MPa，靜置脫泡4h，然后向釜罐充入氮?dú)?，調(diào)整釜罐壓力為0.05MPa，凝固浴溫度為30°C，打開計(jì)量栗，以6mL/min速率擠出鑄膜液，設(shè)定空氣間距為0.1m，功能纖維襯管輪轂轉(zhuǎn)速為6r/min，繞絲速度與功能纖維襯管輪轂保持一致，鑄膜液經(jīng)紡絲頭涂均勻覆到功能襯管表面。
[0065]步驟四、成膜過(guò)程:從噴絲頭拉出的PVDF膜在水相凝固浴中經(jīng)相轉(zhuǎn)化固化成膜，將制備好的膜材料剪斷，放置到清水槽中浸泡24h，取出后在室溫下晾干。
[0066]本實(shí)施方式制備的無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜與純水接觸角為65.72°。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法，其特征在于該制備方法是按下述步驟進(jìn)行的: 步驟一、將無(wú)機(jī)添加劑加入乙醇溶液中，在(50?80) °C恒溫水浴下以(250?350)r/min磁力攪拌(0.5?l)h，加入偶聯(lián)劑，冷卻水回流反應(yīng)(3?5)h，過(guò)濾，濾渣用乙醇溶液洗滌(3?5)次，在60?90°C條件下真空干燥(3?5)h。 步驟二、將步驟一處理后的無(wú)機(jī)添加劑加入有機(jī)溶劑中，在(40?70) °C恒溫水浴條件下，以(10?40)KHz的頻率超聲振蕩(0.5?2)h，然后加入致孔劑，再在(50?90) °C恒溫水浴條件下，機(jī)械攪拌(2?6 )h，再加入PVDF粉末，繼續(xù)在(50?90 °C)恒溫水浴加熱，機(jī)械攪拌(6?13)h，得到鑄膜液； 步驟三將鑄膜液倒入紡絲機(jī)的儲(chǔ)料釜罐并密封，在(50?90) °C恒溫加熱條件下，用真空栗將體系真空度抽至0.04?0.1MPa，靜置脫泡4?8h，然后向儲(chǔ)料釜罐充入氮?dú)?，調(diào)整儲(chǔ)料釜罐壓力為0.05?0.3MPa，凝固浴溫度為30?50°C，打開計(jì)量栗，以(6?16)mL/min速率擠出鑄膜液，設(shè)定空氣間距為(0.1?0.5)m，功能纖維襯管輪轂轉(zhuǎn)速為(6?12)r/min，繞絲速度與功能纖維襯管輪轂保持一致，鑄膜液經(jīng)紡絲頭涂均勻覆到功能襯管表面，在凝固浴中經(jīng)相轉(zhuǎn)化而固化成膜，將制備好的膜材料剪斷，放置到清水槽中浸泡(24?36)h，取出后在室溫下晾干。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法，其特征在于步驟一中無(wú)機(jī)添加劑與偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為(0.5?I):1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法，其特征在于步驟一所述無(wú)機(jī)添加劑為娃藻土、二氧化娃、高嶺土、三氧化招、碳酸媽、二氧化鈦或粘土。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法，其特征在于步驟一所述無(wú)機(jī)添加劑的粒徑為500?3000nmo5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法，其特征在于步驟一所述無(wú)機(jī)添加劑在乙醇溶液中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %?15 %。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法，其特征在于步驟一所述偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β_甲氧基乙氧基)硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、單烷氧基不飽或者肪酸鈦酸酯。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法，其特征在于步驟二所述有機(jī)溶劑為Ν，Ν-二甲基甲酰胺、Ν，Ν-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜或N-甲基吡咯烷酮，步驟一處理后的添加劑在鑄膜液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%?5%。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法，其特征在于步驟二所述致孔劑為聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇10000、聚乙烯吡咯烷酮Κ30、氯化鋰或氯化鈉，添加劑質(zhì)量為鑄膜液總質(zhì)量的2%?8%。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法，其特征在于步驟二在鑄膜液中的PVDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13 %?19 %。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)動(dòng)力PVDF中空纖維膜的制備方法，其特征在于步驟三所述功能纖維襯管是由不同纖維材料編織而成，纖維材料為氨綸、丙綸、滌綸、醋酸纖維素纖維、聚丙烯腈纖維或乙綸。
【文檔編號(hào)】B01D71/34GK105854625SQ201610423496
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】崔學(xué)軍, 王忠祥, 劉洪兵, 張瑛琪
【申請(qǐng)人】吉林市潤(rùn)成膜科技有限公司