一種高結(jié)合強(qiáng)度編織管增強(qiáng)中空纖維復(fù)合膜的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種高結(jié)合強(qiáng)度編織管增強(qiáng)中空纖維復(fù)合膜的制備方法，其制備方法包括如下步驟：1）漂洗處理：將編織管牽引至漂洗槽清洗后，熱風(fēng)干燥處理；2）浸漬處理：將步驟1）編織管牽引入超低濃度聚合物溶液A中浸漬，再熱風(fēng)干燥；3）紡絲成型：將步驟2）浸漬后編織管倒入噴絲頭，涂覆聚合物鑄膜液B后進(jìn)入凝固浴，固化成型為編織管增強(qiáng)膜。4）后處理：將該編織管增強(qiáng)膜于純水中漂洗12?24h，最后置于保護(hù)液中8?12h后，晾干。該方法通過(guò)對(duì)編織管的漂洗及超低聚合物溶液浸漬處理，對(duì)編織管進(jìn)行粗化處理，同時(shí)所用聚合物為同質(zhì)材料，可顯著提高涂覆層與編織管間的結(jié)合強(qiáng)度，更耐反洗，且操作工藝簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于高分子分離膜的制備及改性領(lǐng)域，特別涉及一種高結(jié)合強(qiáng)度編織管增強(qiáng)中空纖維復(fù)合膜的制備方法。
技術(shù)介紹
膜技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一，將膜技術(shù)與活性污泥處理技術(shù)相結(jié)合，形成了膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor,簡(jiǎn)稱MBR)技術(shù)。該技術(shù)具有出水水質(zhì)優(yōu)良、操作簡(jiǎn)單、擺動(dòng)摩擦的膜絲具有一定的自清潔作用等諸多突出優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)隨著水資源日趨緊張，污水回用需求不斷提高，MBR工藝在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。聚偏氟乙烯中空纖維膜具有抗污染能力強(qiáng)、力學(xué)性能好、抗紫外線和耐氣候老化性能優(yōu)良、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)而在MBR市場(chǎng)得到廣泛應(yīng)用。但目前常規(guī)非溶劑相轉(zhuǎn)化法所制備的PVDF中空纖維超濾膜強(qiáng)度較低在實(shí)際使用中由于MBR的惡劣環(huán)境而發(fā)生斷絲現(xiàn)象影響膜的使用壽命。增強(qiáng)型中空纖維膜的研究，目前研究較多的是長(zhǎng)纖維及編織物增強(qiáng)法，以聚酯、尼龍、玻璃纖維等材料制成中空紡織管，在其表面均勻涂覆鑄膜液，利用相轉(zhuǎn)化法成膜。此增強(qiáng)型中空纖維膜具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。Zenon（US5472607）首先開發(fā)出一種具有支撐體的中空纖維膜工藝，其采用特制連續(xù)超細(xì)纖維制備編織管，后在其表面涂覆一層鑄膜液，在凝固浴中凝膠。專利US4787928公開一種在管式膜外部加多孔管狀增強(qiáng)層的方法，其外部增強(qiáng)層與內(nèi)部管狀分離膜之間無(wú)相互聯(lián)結(jié)，其增強(qiáng)層主要是對(duì)膜在一定壓力下的膨脹效應(yīng)起約束作用。但該類增強(qiáng)型中空纖維復(fù)合膜在實(shí)際使用過(guò)程中也存在著許多突出問(wèn)題。在MBR長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中膜絲因曝氣抖動(dòng)以及高強(qiáng)度反洗等因素使得對(duì)增強(qiáng)型中空纖維復(fù)合膜中其涂覆層與增強(qiáng)體之間的界面結(jié)合強(qiáng)度要求更甚于膜的拉伸強(qiáng)度。復(fù)合中空纖維膜界面結(jié)合強(qiáng)度的變化直接影響著膜的使用壽命以及應(yīng)用的范圍，嚴(yán)重制約了增強(qiáng)型中空纖維復(fù)合膜在MBR中的應(yīng)用。對(duì)提高編織管與聚合物涂覆層間的結(jié)合力，一些學(xué)者做了相關(guān)研究。CN101357303A通過(guò)對(duì)纖維編織管進(jìn)行二次涂覆的方法形成編織管與PVDF膜間的偶聯(lián)層，所得膜具有強(qiáng)界面結(jié)合力。該法需要分兩次涂覆，影響生產(chǎn)效率，同時(shí)所用兩親物質(zhì)成本較高。CN102430348A、CN102553463A以及CN102512992A等通過(guò)對(duì)編織管進(jìn)行去油污及化學(xué)改性處理，同時(shí)以多浸多軋工藝使得聚合物鑄膜液滲入編織管提升二者之間的結(jié)合力。該法需要強(qiáng)堿處理，操作過(guò)程相對(duì)比較復(fù)雜，紡絲速度較慢。CN104117289A采用對(duì)支撐管電暈處理，增加表面粗糙度的方法來(lái)增強(qiáng)膜過(guò)渡層與支撐管的粘結(jié)力。該電暈法處理有可能導(dǎo)致編織管毛刺數(shù)目增多，使得紡絲過(guò)程中膜表面缺陷會(huì)有所增加，同時(shí)所得膜通量偏小。CN104888621A則是采用低濃度PVDF鑄膜液先浸泡，在高濃度PVDF鑄膜液同時(shí)紡絲成膜的過(guò)程。該法對(duì)于低濃度PVDF浸泡時(shí)間較長(zhǎng)，不利于連續(xù)生產(chǎn)，同時(shí)兩次涂覆后所得膜壁較厚，膜水通量較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本專利技術(shù)主要通過(guò)對(duì)成品編織管的簡(jiǎn)單預(yù)處理，解決聚合物涂覆層與編織管在復(fù)雜水環(huán)境下易發(fā)生剝離的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)編織管油污簡(jiǎn)單漂洗處理，后通過(guò)采用超低濃度聚合物溶液浸漬編織管，對(duì)編織管進(jìn)行粗化處理，再次烘干處理后對(duì)編織管涂覆聚合物鑄膜液，固化成膜。該膜結(jié)合強(qiáng)度較高，膜通量大，工藝簡(jiǎn)單適于規(guī)?；a(chǎn)而提出的一種高結(jié)合強(qiáng)度編織管增強(qiáng)中空纖維復(fù)合膜的制備方法。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：一種高結(jié)合強(qiáng)度編織管增強(qiáng)中空纖維復(fù)合膜的制備方法，其具體步驟如下：1）漂洗處理：將編織管牽引至漂洗槽清洗后，熱風(fēng)干燥處理；2）浸漬處理：將步驟（1）編織管牽引入超低濃度聚合物溶液A中浸漬，再熱風(fēng)干燥；3）紡絲成型：將步驟（2）浸漬后編織管倒入噴絲頭，涂覆聚合物鑄膜液B后進(jìn)入凝固浴，固化成型為編織管增強(qiáng)膜；4）后處理：將該編織管增強(qiáng)膜于純水中漂洗12-24h，最后置于保護(hù)液中8-12h后，晾干。根據(jù)上述技術(shù)方案提供的方法，所述編織管是由聚酯纖維、聚酰胺纖維以及聚烯烴纖維、聚丙烯腈纖維、玻璃纖維等組成。根據(jù)上述技術(shù)方案提供的方法，所述漂洗槽中含有物質(zhì)為純水、乙醇水溶液、溶劑水溶液或含表面活性劑水溶液等，優(yōu)選溶劑水溶液或含表面活性劑水溶液。根據(jù)上述技術(shù)方案提供的方法，所述超低聚合物溶液A組成為：聚合物 2-7wt%溶劑 93-98wt%聚合物含量?jī)?yōu)選 3-5wt%。根據(jù)上述技術(shù)方案提供的方法，所述熱風(fēng)干燥處理為70-100℃干燥處理。根據(jù)上述技術(shù)方案提供的方法，所述聚合物鑄膜液B組成為：聚合物 15-20wt%高分子成孔劑 1-15wt%表面活性劑 0.5-4wt%非溶劑 0-5wt%溶劑 56-83.5wt%。根據(jù)上述技術(shù)方案提供的方法，所述凝固浴為含0-55wt%溶劑水溶液，優(yōu)選0-40wt%溶劑水溶液。根據(jù)上述技術(shù)方案提供的方法，所述增強(qiáng)膜在純水中漂洗溫度為30-50℃，保護(hù)液組成為20-40wt%丙三醇水溶液。根據(jù)上述技術(shù)方案提供的方法，所述超低聚合物溶液A中聚合物為聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯腈（PAN）、聚氯乙烯（PVC）、聚砜（PSf）、聚醚砜（PES）、聚氨酯（PU）等。根據(jù)上述技術(shù)方案提供的方法，所述超低聚合物溶液A中溶劑為N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亞砜（DMSO）、N-甲級(jí)吡咯烷酮（NMP）、磷酸三乙酯（TEP）等。根據(jù)上述技術(shù)方案提供的方法，所述聚合物鑄膜液B中聚合物為聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚氨酯等（與溶液A中所用聚合物相同）；高分子成孔劑為聚乙二醇（PEG）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等；表面活性劑為吐溫、十二烷基磺酸鈉（SDS）等；非溶劑為水、丙三醇、乙醇，1,4-丁內(nèi)酯；溶劑與聚合物溶液A中所述溶劑相同。本專利技術(shù)首先對(duì)編織管中殘留的部分紡織助劑進(jìn)行簡(jiǎn)單漂洗處理，該紡織助劑中存在親油性物質(zhì)，成膜過(guò)程中可能會(huì)在涂覆層與編織管界面間形成界面阻礙，降低二者間的結(jié)合強(qiáng)度，因此通過(guò)對(duì)編織管進(jìn)行漂洗處理的方式。其后對(duì)編織管浸漬超低聚合物溶液A的主要目的是對(duì)其進(jìn)行編織管的粗化，如別的研究采用的電暈、等離子體處理等方式，不易于實(shí)際操作控制粗化程度，易生成更多毛刺影響膜性能，本專利技術(shù)采用的這種方法簡(jiǎn)單，浸漬時(shí)間短、聚合物濃度低，可輕易滲入編織管內(nèi)部截面，經(jīng)烘干工藝后，在編織管表面及內(nèi)部纖維束間形成松散的不連續(xù)的膜結(jié)構(gòu)，編織管粗化程度得到提高，更易于最后聚合物鑄膜液B在編織管表面的滲入與結(jié)合。本專利技術(shù)所提供的一種高結(jié)合強(qiáng)度編織管增強(qiáng)中空纖維復(fù)合膜的制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.通過(guò)對(duì)編織管的簡(jiǎn)單漂洗烘干處理，降低涂覆層與編織管間的界面結(jié)合阻力；2.通過(guò)超低濃度聚合物溶液A的浸漬，在編織管表面和內(nèi)部形成不連續(xù)膜結(jié)構(gòu)，有效增加編織管粗糙度，同時(shí)由于含量很低，更易于滲入編織管內(nèi)部但烘干后又不影響下一步鑄膜液B的涂覆效果；3.采用與聚合物溶液A相同的聚合物所得鑄膜液B，經(jīng)噴絲頭復(fù)合于編織管后，二者熱力學(xué)上不本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高結(jié)合強(qiáng)度編織管增強(qiáng)中空纖維復(fù)合膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟：1）漂洗處理：將編織管牽引至漂洗槽（2）清洗后，熱風(fēng)干燥處理；2）浸漬處理：將步驟1）編織管牽引入超低濃度聚合物溶液A中浸漬，再熱風(fēng)干燥；3）紡絲成型：將步驟2）浸漬后編織管倒入噴絲頭（8），涂覆聚合物鑄膜液B后進(jìn)入凝固浴，固化成型為編織管增強(qiáng)膜；4）后處理：將該編織管增強(qiáng)膜于純水中漂洗12?24h，最后置于保護(hù)液中8?12h后，晾干。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高結(jié)合強(qiáng)度編織管增強(qiáng)中空纖維復(fù)合膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟：1）漂洗處理：將編織管牽引至漂洗槽（2）清洗后，熱風(fēng)干燥處理；2）浸漬處理：將步驟1）編織管牽引入超低濃度聚合物溶液A中浸漬，再熱風(fēng)干燥；3）紡絲成型：將步驟2）浸漬后編織管倒入噴絲頭（8），涂覆聚合物鑄膜液B后進(jìn)入凝固浴，固化成型為編織管增強(qiáng)膜；4）后處理：將該編織管增強(qiáng)膜于純水中漂洗12-24h，最后置于保護(hù)液中8-12h后，晾干。2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度編織管增強(qiáng)中空纖維復(fù)合膜的制備方法，其特征在于：所述編織管是由聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚烯烴纖維、聚丙烯腈纖維以及玻璃纖維等組成。3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度編織管增強(qiáng)中空纖維復(fù)合膜的制備方法，其特征在于：所述漂洗槽（2）中含有物質(zhì)為純水、乙醇水溶液、溶劑水溶液或含表面活性劑水溶液等。4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度編織管增強(qiáng)中空纖維復(fù)合膜的制備方法，其特征在于：所述超低聚合物溶液A組成為：聚合物 2-7wt% 溶劑 93-98wt%。5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度編織管增強(qiáng)中空纖維復(fù)合膜的制備方法，其特征在于：所述熱風(fēng)干燥處理為70-100℃干燥處理。6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度編織管增強(qiáng)中空纖維復(fù)合膜的制備方法，其特征在于：所述聚合物鑄膜液B組成為：聚合物 15-20wt%高分子成孔劑 1-15wt%表面活性劑 ...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：丁國(guó)良，趙經(jīng)緯，王炎鋒，張旭良，馬旭敏，于皝，葉麒，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：杭州天創(chuàng)環(huán)境科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：浙江;33