一種親水性聚氯乙烯中空纖維膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種親水性分離膜的制備方法，具體涉及一種親水性聚氯乙烯中空纖 維膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 精密過濾膜和超濾膜等的分離膜已在以食品工業(yè)、醫(yī)療領(lǐng)域、生活用水的制造、廢 水處理等為首的領(lǐng)域在各方面獲得了應(yīng)用。特別是在近年來，即使在飲料水制造的領(lǐng)域，即 凈水處理過程中也可開始使用分離膜。
[0003] 在一定壓力下單位膜面積能夠透過水的量被稱為透水率。透水率是衡量超濾膜和 微濾膜質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。這一指標(biāo)通常與膜的過濾孔徑、開孔率和膜的親水性有關(guān)。而 膜的過濾孔徑和開孔率是在成膜時就已經(jīng)確定的，因此如果是在膜形成后對之進(jìn)行親水改 性，就可以通過比較透水率來衡量膜改性的效果。通常情況下膜表面的親水性越高，其透水 率也越高，其抗有機(jī)物污染的能力也越高。
[0004] 在近年來，人們正在開發(fā)和使用那些以聚氯乙烯類樹脂作為材料制成的分離膜。 聚氯乙烯是一種常見的高分子材料，其較為穩(wěn)定的性能和較好的成膜性使之適用于用相轉(zhuǎn) 移法制造中空纖維多孔膜。但是，由于聚氯乙烯是一種疏水性材料，用聚氯乙烯制造多孔膜 必須經(jīng)過一定的親水化處理才能提高其透水率和抗有機(jī)污染的能力。已知技術(shù)中報道了 多種通過向鑄膜液中加入親水性物質(zhì)或通過高分子共混的方式制造具有一定親水性的聚 氯乙烯中空纖維多孔膜的方法。但是這些方法中親水性物質(zhì)必須與聚氯乙烯有較好的混融 性，其選擇范圍和特性受到制約；這些親水性物質(zhì)參與成膜過程而影響膜的強(qiáng)度等指標(biāo)，其 含量等指標(biāo)具有局限性。
[0005] 在制成多孔膜后對之進(jìn)行親水化處理也是一種提高多孔膜親水性的方法，主要有 以下幾種：
[0006] 1、等離子體接枝改性方法
[0007] 這是通過等離子體表面接枝技術(shù)來改性微孔膜的技術(shù)。首先是采用電暈放電或輝 光放電的方法在膜表面形成活性中心自由基，然后是自由基引發(fā)烯烴單體的聚合。
[0008] 2、輻照接枝改性方法
[0009] 這是一種利用高能射線輻照接枝來改性微孔膜的技術(shù)。研究表明，高能射線輻照 可以代替催化劑使引發(fā)劑在聚合物表面的分子鏈上形成自由基活性中心。該活性中心能引 發(fā)烯烴等可聚合單體在聚合物表面的接枝聚合。輻照接枝改性的特點(diǎn)是接枝反應(yīng)可在常溫 下反應(yīng)，后處理簡單，對環(huán)境無污染。
[0010] 3、光引發(fā)接枝改性方法
[0011] 這是一種利用光引發(fā)接枝改性微孔膜的技術(shù)。光引發(fā)接枝，尤其是紫外光引發(fā)接 枝方法是除等離子體，高能射線外的又一種可在聚合物表面形成有機(jī)活性中心，從而引發(fā) 聚合物表面接枝聚合改性的接枝改性技術(shù)。其特點(diǎn)是易測量控制，產(chǎn)物純凈，能在較低溫度 下進(jìn)行，是一種廣泛應(yīng)用的表面改性基本方法。
[0012] 從以上幾種現(xiàn)有的復(fù)合膜制備方法可以看出，制備以PVC為基膜的復(fù)合膜，其主 要目的是對PVC膜進(jìn)行改性，即在PVC膜表面上接枝上一些親水性基團(tuán)，以提高膜的親水 性。
[0013] 而對聚氯乙烯中空纖維多孔膜制膜液中添加親水性高分子聚合物，在成膜后在膜 表面通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行親水性改性的方法未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的在于提出一種親水性聚氯乙烯中空纖維膜的制備方法，聚氯乙烯中 空纖維多孔膜制膜液中添加親水性高分子聚合物，在成膜后在膜表面通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行親 水性改性，從而提高聚氯乙烯中空纖維膜的親水性。
[0015] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0016] 一種親水性聚氯乙烯中空纖維膜的制備方法，采用以下步驟制備：
[0017] (1)將原料按照以下的質(zhì)量配比配置成溶液：
[0018] 聚氯乙烯 10-20% 聚乙烯醇 4 8% 制孔劑 5-15% 消泡劑 0.2-1%
[0019] 其余為溶劑，溶液總量為100% ;
[0020] (2)將步驟（1)配成的溶液靜置脫泡1-2h之后送入原料罐，利用紡絲機(jī)紡絲，紡出 的絲離開紡絲噴頭之后立即進(jìn)入凝膠浴中凝固成型，其中內(nèi)外凝膠浴為蒸餾水，凝膠固化 時間為10_20h ;
[0021] (3)將凝膠固化后的中空纖維膜浸泡于質(zhì)量濃度為5-10 %的堿性溶液中于 50-70°C反應(yīng)10_20min之后用水洗凈，之后置于濃度為0. 05-0. lmol/L的雙烯類化合物溶 液中，加入過硫酸鉀0. 1~0. 3g，水浴加熱至60-80°C，反應(yīng)10~20min，之后將膜取出反復(fù) 沖洗干凈即可。
[0022] 其中，所述雙烯類化合物是亞甲基雙丙烯酰胺或雙丙烯酸乙二醇酯。
[0023] 本發(fā)明的有益效果在于：同時采用向制膜液中添加親水性高分子聚合物，并在成 膜后在膜表面通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行親水性改性兩種手段，提高聚氯乙烯中空纖維膜的親水 性，使親水效果得到了進(jìn)一步的提高。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 實(shí)施例1
[0025] (1)將原料按照以下的質(zhì)量配比配置成溶液：
[0026] 聚氯乙烯 10% 聚乙烯醇 4%：： 乙二醇 5% 消泡劑 0.2%
[0027] 其余為溶劑二甲基乙酰胺（DMAc)，溶液總量為100% ;
[0028] (2)將配制好的溶液靜置脫泡Ih之后送入原料罐，利用紡絲機(jī)紡絲，紡出的絲離 開紡絲噴頭之后立即進(jìn)入凝膠浴中凝固成型，其中內(nèi)外凝膠浴為蒸餾水，凝膠固化時間為 IOh ；
[0029] (3)將凝膠固化后的中空纖維膜浸泡于質(zhì)量濃度為5%的氫氧化鈉溶液中，水浴 加熱至50°C，在其中反應(yīng)10min之后取出中空纖維膜并用水洗凈，之后將洗凈后的纖維膜 置于預(yù)先配好的濃度為0. 05mol/L的亞甲基雙丙烯酰胺溶液中，之后加入過硫酸鉀0. lg， 水浴加熱至60°C，反應(yīng)lOmin，之后將膜取出反復(fù)沖洗干凈即得到具有良好親水性的聚氯 乙烯中空纖維膜，經(jīng)測試，其與水的接觸角為63. 72°。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] (1)將原料按照以下的質(zhì)量配比配置成溶液：
[0032] 聚氯乙烯 20% 聚乙烯醇 8% 乙二醇 15% 消泡劑 1%
[0033] 其余為溶劑二甲基乙酰胺（DMAc)，溶液總量為100% ;
[0034] (2)將配制好的溶液靜置脫泡2h之后送入原料罐，利用紡絲機(jī)紡絲，紡出的絲離 開紡絲噴頭之后立即進(jìn)入凝膠浴中凝固成型，其中內(nèi)外凝膠浴為蒸餾水，凝膠固化時間為 20h ；
[0035] (3)將凝膠固化后的中空纖維膜浸泡于質(zhì)量濃度為10%的氫氧化鈉溶液中，水浴 加熱至70°C，在其中反應(yīng)20min之后取出中空纖維膜并用水洗凈，之后將洗凈后的纖維膜 置于預(yù)先配好的濃度為0. lmol/L的雙丙烯酸乙二醇酯溶液中，之后加入過硫酸鉀0. 3g，水 浴加熱至80°C，反應(yīng)20min，之后將膜取出反復(fù)沖洗干凈即得到具有良好親水性的聚氯乙 烯中空纖維膜，經(jīng)測試，其與水的接觸角為68. 37°。
[0036] 實(shí)施例3
[0037] (1)將原料按照以下的質(zhì)量配比配置成溶液：
[0038] 聚氯乙烯 15% 聚乙烯醇 6% 乙二醇 10% 消泡劑 0.6%
[0039] 其余為溶劑N-甲基吡咯烷酮，溶液總量為100% ;
[0040] (2)將配制好的溶液靜置脫泡Ih之后送入原料罐，利用紡絲機(jī)紡絲，紡出的絲離 開紡絲噴頭之后立即進(jìn)入凝膠浴中凝固成型，其中內(nèi)外凝膠浴為蒸餾水，凝膠固化時間為 20h ；
[0041] (3)將凝膠固化后的中空纖維膜浸泡于質(zhì)量濃度為5%的氫氧化鈉溶液中，水浴 加熱至60°C，在其中反應(yīng)15min之后取出中空纖維膜并用水洗凈，之后將洗凈后的纖維膜 置于預(yù)先配好的濃度為0. 07mol/L的亞甲基雙丙烯酰胺溶液中，之后加入過硫酸鉀0. 2g， 水浴加熱至60°C，反應(yīng)15min，之后將膜取出反復(fù)沖洗干凈即得到具有良好親水性的聚氯 乙烯中空纖維膜，經(jīng)測試，其與水的接觸角為55. 63°。
[0042] 實(shí)施例4
[0043] (1)將原料按照以下的質(zhì)量配比配置成溶液：
[0044] 聚氯乙稀 12% 聚乙烯醇 8% 乙二醇 6% 消泡劑 0.:8?
[0045] 其余為溶劑N-甲基吡咯烷酮，溶液總量為100% ;
[0046] (2)將配制好的溶液靜置脫泡2h之后送入原料罐，利用紡絲機(jī)紡絲，紡出的絲離 開紡絲噴頭之后立即進(jìn)入凝膠浴中凝固成型，其中內(nèi)外凝膠浴為蒸餾水，凝膠固化時間為 20h ；
[0047] (3)將凝膠固化后的中空纖維膜浸泡于質(zhì)量濃度為10%的氫氧化鈉溶液中，水浴 加熱至70°C，在其中反應(yīng)15min之后取出中空纖維膜并用水洗凈，之后將洗凈后的纖維膜 置于預(yù)先配好的濃度為0. lmol/L的亞甲基雙丙烯酰胺溶液中，之后加入過硫酸鉀0. 3g，水 浴加熱至80°C，反應(yīng)15min，之后將膜取出反復(fù)沖洗干凈即得到具有良好親水性的聚氯乙 烯中空纖維膜，經(jīng)測試，其與水的接觸角為58. 14°。
[0048] 實(shí)施例5
[0049] (1)將原料按照以下的質(zhì)量配比配置成溶液：
[0050] 聚氯乙烯 18% 聚乙烯醇 4%
[0051] 乙二醇 6% 消泡劑 0 6%
[0052] 其余為溶劑N-甲基吡咯烷酮，溶液總量為100% ;
[0053] (2)將配制好的溶液靜置脫泡I. 5h之后送入原料罐，利用紡絲機(jī)紡絲，紡出的絲 離開紡絲噴頭之后立即進(jìn)入凝膠浴中凝固成型，其中內(nèi)外凝膠浴為蒸餾水，凝膠固化時間 為 15h ;
[0054] (3)將凝膠固化后的中空纖維膜浸泡于質(zhì)量濃度為8%的氫氧化鈉溶液中，水浴 加熱至60°C，在其中反應(yīng)15min之后取出中空纖維膜并用水洗凈，之后將洗凈后的纖維膜 置于預(yù)先配好的濃度為0. lmol/L的亞甲基雙丙烯酰胺溶液中，之后加入過硫酸鉀0. 2g，水 浴加熱至60°C，反應(yīng)15min，之后將膜取出反復(fù)沖洗干凈即得到具有良好親水性的聚氯乙 烯中空纖維膜，經(jīng)測試，其與水的接觸角為60. 83°。
[0055] 上述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu) 思對本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種親水性聚氯乙烯中空纖維膜的制備方法，其特征在于采用以下步驟制備： (1) 將原料按照以下的質(zhì)量配比配置成溶液： 聚氯乙烯 10-20% 聚乙烯醇 4-8% 制孔劑 5-15% 消泡劑 0.2-1%: 其余為溶劑，溶液總量為100%; (2) 將步驟（1)配成的溶液靜置脫泡l-2h之后送入原料罐，利用紡絲機(jī)紡絲，紡出的絲 離開紡絲噴頭之后立即進(jìn)入凝膠浴中凝固成型，其中內(nèi)外凝膠浴為蒸餾水，凝膠固化時間 為 10-20h; (3) 將凝膠固化后的中空纖維膜浸泡于質(zhì)量濃度為5-10%的堿性溶液中于50-70°C反 應(yīng)10-20min之后用水洗凈，之后置于濃度為0. 05-0.lmol/L的雙烯類化合物溶液中，加入 過硫酸鉀0. 1~0. 3g，水浴加熱至60-80°C，反應(yīng)10~20min，之后將膜取出反復(fù)沖洗干凈 即可。2. 如權(quán)利要求1所述的一種聚氯乙烯中空纖維膜的親水改性方法，其特征在于雙烯類 化合物是亞甲基雙丙烯酰胺或雙丙烯酸乙二醇酯。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種親水性聚氯乙烯中空纖維膜的制備方法，將原料按照以配比配置成溶液，靜置脫泡1-2h之后送入原料罐，利用紡絲機(jī)紡絲，并進(jìn)入凝膠浴中凝固成型，將凝膠固化后的中空纖維膜浸泡于堿性溶液中反應(yīng)，之后置于雙烯類化合物溶液并加入過硫酸鉀水浴加熱反應(yīng)之后即得該親水性聚氯乙烯中空纖維膜。
【IPC分類】B01D67/00, B01D71/30, B01D69/08
【公開號】CN105080362
【申請?zhí)枴緾N201510479228
【發(fā)明人】沈秋
【申請人】無錫橋陽機(jī)械制造有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月7日