一種高強度中空纖維膜制造技術

本發明專利技術涉及復合材料領域，尤其涉及并公開了一種高強度中空纖維膜，包括膜本體層，所述膜本體層中混紡若干短纖維，所述短纖維的直徑為0.001mm-1mm，長度為0.01-1mm，所述短纖維與膜本體層的體積百分比為0.5%-10%。本發明專利技術的一種高強度中空纖維膜在膜本體材料中加入短纖維，具有物理拉伸強度高、膜絲抗壓強度增強、膜材料不會發生剝落、使用壽命長，成本低且膜通量未受影響的優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及復合材料領域，尤其涉及一種高強度中空纖維膜。
技術介紹
傳統污水再生處理技術存在著出水質量不高、占地大、穩定性差等缺點。膜分離技術具有能耗低、過程簡單、分離效率高、無環境污染等優點，是解決當代能源、資源和環境問題的重要高新技術，是其它任何一種化工分離技術無法替代的，其應用已涉足化工、食品、醫藥、生化、環保等領域，對節約能源、提高效率、凈化環境等做出了重要貢獻，被國外稱為二i 世紀最有發展前途的十大高新技術之一。目前市場上中空纖維膜常見的是膜本體層內無支撐物的，缺點在于其物理拉伸強度不足，膜絲易斷絲變形；還有膜本體層中帶中空編織繩的，此種中空纖維膜常常通量不夠，且加工工藝復雜，成本高。
技術實現思路
針對現有中空纖維膜存在物理拉伸強度不足，膜絲易斷絲變形的缺陷，本專利技術提供一種物理拉伸強度強且水通量高，成本低的高強度中空纖維膜。為實現上述專利技術目的，本專利技術采用如下的技術方案 一種高強度中空纖維膜，包括膜本體層，所述膜本體層中混紡若干短纖維。短纖維均勻分布在膜本體層中，由于短纖維的加強作用，中空纖維膜的物理拉伸強度最少可以增加數倍以上，并且可以通過增加短纖維的數量來進一步增大中空纖維膜的強度。由于縱向短纖維的作用使得膜絲抗壓強度加強，受到1.5-3mpa壓力不變形。膜絲整體強度大幅度提升，使得膜絲使用壽命是不加短纖維的中空纖維膜的兩倍以上。由于短纖維是混紡到膜本體層中的，短纖維與膜材料有一定的相容性，并且完全被膜本體層材料包裹，不會發生分離剝落,失去過濾功能。 作為優選，所述短纖維的直徑為O. OOlmm-1mm,長度為O. Ol-1mm0上述規格的短纖維使本專利技術既能達到需要的強度又不影響中空纖維膜的水通量。作為優選，所述短纖維的材料為聚丙烯腈、滌綸、尼龍、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、氨綸。膜本體層材料可以是聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯腈等。短纖維選用這些材料可通過改性與膜本體層材料具有較好的相容性。作為優選，所述短纖維與膜本體層的體積百分比為O. 5%_10%。短纖維鑲嵌在膜本體層中的體積小，對成膜結構影響很小，膜的水通量是編織繩結構膜的兩倍以上，與無支撐中空纖維膜相當。為 I)溶料釜中依次加入膜本體材料(濃度為15-23 wt/v %)、吐溫80或聚乙二醇作為添加齊U (濃度為5-15 wt/v %)、N-甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺為溶齊IK濃度為50-80 wt/v %)，開啟溶料釜的攪拌軸密封壓欄，60-100°C下經充分攪拌6-24h，得到鑄膜液，之后將體積百分比為O. 5%-10%，直徑為O. OOlmm-1mm,長度為O. Ol-1mm的短纖維混入鑄膜液中，充分攪拌制得混合鑄膜液。2)將混合鑄膜液擠入管式中空纖維紡絲噴絲頭，在15_40m/min的紡絲速度下，混合鑄膜液被氣壓擠出，經過濾網過濾和計量泵進入噴絲頭鑄膜液進入孔，與芯液進入孔中的去離子水在噴絲頭發生復合成型后進入凝固浴后發生相分離固化成膜，凝固浴凝膠介質為恒定溫度的水，水溫度控制在18-45°C，紡絲溫度20-80°C，芯液為去離子水，溫度為5_60O。 3)通過干-濕法制備中空纖維復合膜。所制得中空纖維膜成孔性較好，膜孔分布均勻，孔徑分布范圍較窄，且親水性能較好。純水通量可達到380L/m2h，0.1MPa以上(測試溫度25 °C )，Ig/L牛血清蛋白緩沖溶液截留實驗中，截留率為99%。 本專利技術一種高強度中空纖維膜具有以下優點 1)物理拉伸強度高由于短纖維的加強作用，其物理拉伸強度最少可以增加數倍以上； 2)膜絲抗壓強度增強由于縱向短纖維的作用使得膜絲受到1.5-3mpa壓力不變形； 3)使用壽命長由于膜絲整體強度大幅度提升，使得膜絲使用壽命是不加短纖維的中空纖維膜的兩倍以上； 4)膜材料不會發生剝落采用編織繩的混紡中空纖維膜，涂層與編織繩容易分離剝落，失去過濾功能；而本專利技術，由于短纖維材料與本體材料有一定的相容性,并且完全被膜本體材料包裹，不會發生分離剝落而失去過濾功能，從而大大增加了膜的使用壽命； 5)成本低于編織繩的混紡中空纖維膜編織繩的混紡中空纖維膜材料成本中編織繩成本要占一半以上，所以成本比本專利技術高一倍以上； 6)膜通量未受影響因為引入的短纖維通過改性跟膜材料有一定的相溶性，且鑲嵌在膜中的體積小，只占膜材料體積的O. 5-10%,對成膜結構影響很小，因此膜的水通量可達到380L/m2h，0.1MPa以上(測試溫度25°C )，是編織繩結構膜的2倍以上，與無支撐中空纖維膜相當。附圖說明圖1為本專利技術一種高強度中空纖維膜實施例的結構示意圖。具體實施例方式下面結合圖1與具體實施方式對本專利技術做進一步的說明。一種高強度中空纖維膜，包括膜本體層1，所述膜本體層I中均勻混紡短纖維2。膜本體層I的材料為聚偏氟乙烯，短纖維的材料為聚丙烯腈，短纖維直徑為O. 001mm，長度為O.1mm，在中空纖維膜中所占體積比為0.5%，經測試，其拉伸強度為IlN (同等條件下，未加短纖維的中空纖維膜的拉伸強度約為4N)，在O.1mpa時，其抗壓情況為不變形，且在壓力為O.lmpa，測試水溫為25攝氏度時，水通量為399 L/m2h。本專利技術的一種高強度中空纖維膜的制作步驟為 I)溶料釜中依次加入膜本體材料聚偏氟乙烯(濃度為18. 5wt/v %)、聚乙二醇作為添加齊U (濃度為6. 5wt/v %)、N-甲基吡咯烷酮為溶劑(濃度為75wt/v %)，開啟溶料釜的攪拌軸密封壓欄，80°C下經充分攪拌12h，得到鑄膜液，之后將體積百分比為1%，直徑為O. OOlmm,長度為O.1mm的聚丙烯腈短纖維混入鑄膜液中，充分攪拌制得混合鑄膜液。2)將混合鑄膜液擠入管式中空纖維紡絲噴絲頭，在18m/min的紡絲速度下，混合鑄膜液被氣壓擠出，經過濾網過濾和計量泵進入噴絲頭鑄膜液進入孔，與芯液進入孔中的去離子水在噴絲頭發生復合成型后進入凝固浴后發生相分離固化成膜，凝固浴凝膠介質為恒定溫度的水，水溫度控制在45°C，紡絲溫度20°C，芯液為去離子水，溫度為40°C。 3)通過干-濕法制備中空纖維復合膜。所制得中空纖維膜成孔性較好，膜孔分布均勻，孔徑分布范圍較窄，且親水性能較好。純水通量可達到380L/m2h，0.1MPa以上(測試溫度25 °C )，I g/L牛血清蛋白緩沖溶液截留實驗中，截留率為99% 本專利技術還有如下變形，其中短纖維的直徑、長度、材料、在中空纖維膜中所占體積比如表I所示，其相應的拉伸強度、抗壓情況、水通量大小也如表I所示本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高強度中空纖維膜，包括膜本體層（1），其特征在于：所述膜本體層（1）中混紡若干短纖維（2）。

【技術特征摘要】
1.一種高強度中空纖維膜，包括膜本體層(1)，其特征在于所述膜本體層(I)中混紡若干短纖維(2)。2.根據權利要求1所述的一種高強度中空纖維膜，其特征在于所述短纖維(2)的直徑為 O. OOlmm-1mm,長度為 O. Ol-lmm。3.根據權利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭子龍，包進鋒，張星星，
申請(專利權)人：浙江開創環保科技有限公司，杭州求是膜技術有限公司，
類型：發明
國別省市：