一種聚砜中空纖維膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種聚砜中空纖維膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在薄膜工藝額領(lǐng)域，聚砜具有優(yōu)良的成膜性能和力學(xué)性能，同時(shí)能耐高溫、耐水解、耐酸堿腐蝕，因而常用來制備超濾膜、納濾膜和反滲透膜的基膜，廣泛應(yīng)用于污水處理、藥物提純、海水淡化、血液透析等領(lǐng)域，有力地緩解了環(huán)境污染、能源與資源危機(jī)等問題。聚砜膜的滲透性能和截留性能依賴于膜的斷面結(jié)構(gòu)和膜材料。對聚砜膜的斷面結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，是有效控制膜性能的手段之一。對聚砜膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，可從聚砜含量、添加劑種類及含量以及成膜工藝條件等方面進(jìn)行控制，這些因素最終影響成膜過程中的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)。研究報(bào)道指出，聚砜成膜過程中，鑄膜溶液體系相分離的快慢決定膜的斷面結(jié)構(gòu)，瞬時(shí)相分離一般形成指狀孔非對稱膜，而延遲相分離一般形成海綿狀的對稱膜。斷面結(jié)構(gòu)為海綿孔的聚砜膜，其耐壓高，膜與膜之間的貫穿性能較好，孔隙率較高，現(xiàn)階段許多研究者通過添加分子量較高的聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮等提高鑄膜液體系的黏度，從而獲得海綿孔結(jié)構(gòu)。但由高分子量的聚乙二醇及聚乙烯吡咯烷酮制得的聚砜膜存在表面質(zhì)量差、強(qiáng)度低以及制膜困難等缺點(diǎn)，使得其工業(yè)化生產(chǎn)受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在解決上述問題，提供一種聚砜中空纖維膜的制備方法。
[0004]一種聚砜中空纖維膜的制備方法，其特征在于包括原料聚砜、二甲基乙酰胺、聚乙二醇和牛血清白蛋白；將聚砜真空干燥后，固定其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，改變聚乙二醇與溶劑二甲基乙酰胺質(zhì)量比，將三者充分混合攪拌溶解，真空脫泡，待鑄膜溶液脫泡好后通過噴絲板形成紡絲細(xì)流，經(jīng)過噴絲板和凝固水浴之間的空氣間隙浸入凝固水浴中，同樣通過溶劑二甲基乙酰胺和非溶劑水的傳質(zhì)交換而成膜。
[0005]本發(fā)明所述的一種聚砜中空纖維膜的制備方法，其特征在于所述聚砜的干燥溫度為80°C，時(shí)間為8h。
[0006]本發(fā)明所述的一種聚砜中空纖維膜的制備方法，其特征在于所述攪拌的時(shí)間為18h。
[0007]本發(fā)明所述的一種聚砜中空纖維膜的制備方法，其特征在于所述牛血清白蛋白的相對分子質(zhì)量為67000。
[0008]本發(fā)明所述的一種聚砜中空纖維膜的制備方法，其特征在于所述聚乙二醇與二甲基乙酰胺的質(zhì)量比為35/45。
[0009]本發(fā)明所述的一種聚砜中空纖維膜的制備方法，通過對于制備過程中工藝及參數(shù)的優(yōu)化，使得制備的纖維薄膜的指狀孔得到抑制，孔隙率有效下降、拉伸強(qiáng)度得到提高，使用本發(fā)明所述的方法制備的中空纖維膜的綜合性能大幅提高，本制備方法工藝簡單，便于操作，適合在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)推廣使用。
【具體實(shí)施方式】
[0010]一種聚砜中空纖維膜的制備方法，其特征在于包括原料聚砜、二甲基乙酰胺、聚乙二醇和牛血清白蛋白；將聚砜真空干燥后，固定其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，改變聚乙二醇與溶劑二甲基乙酰胺質(zhì)量比，將三者充分混合攪拌溶解，真空脫泡，待鑄膜溶液脫泡好后通過噴絲板形成紡絲細(xì)流，經(jīng)過噴絲板和凝固水浴之間的空氣間隙浸入凝固水浴中，同樣通過溶劑二甲基乙酰胺和非溶劑水的傳質(zhì)交換而成膜。
[0011]本發(fā)明所述的一種聚砜中空纖維膜的制備方法，所述聚砜的干燥溫度為80°C，時(shí)間為8h。所述攪拌的時(shí)間為18h。所述牛血清白蛋白的相對分子質(zhì)量為67000。所述聚乙二醇與二甲基乙酰胺的質(zhì)量比為35/45。隨著聚乙二醇/ 二甲基乙酰胺質(zhì)量比增加，鑄膜溶液黏度隨之增加。當(dāng)聚乙二醇/ 二甲基乙酰胺質(zhì)量比=13/67時(shí)，聚砜很快能溶解在二甲基乙酰胺中，聚乙二醇含量增加，相應(yīng)的溶劑二甲基乙酰胺含量就降低，由于聚乙二醇為非溶劑添加劑，因而鑄膜溶液中聚砜分子鏈之間、聚砜和聚乙二醇分子鏈之間的纏繞程度增加，溶液的黏度相應(yīng)提高。隨著聚乙二醇/ 二甲基乙酰胺質(zhì)量比增加，膜的指狀孔數(shù)量逐漸減少，其形態(tài)從細(xì)長逐漸變?yōu)榇侄?，同時(shí)非指狀孔區(qū)域的海綿狀孔數(shù)量逐漸增多，當(dāng)聚乙二醇/ 二甲基乙酰胺質(zhì)量比=30/50時(shí)，中空纖維膜的膜絲截面結(jié)構(gòu)中仍有較多的指狀孔，因而膜的強(qiáng)度相對較低，導(dǎo)致低溫脆斷過程中膜易在指狀孔管區(qū)域發(fā)生斷裂，當(dāng)聚乙二醇/二甲基乙酰胺質(zhì)量比=35/45時(shí)，指狀孔的生成被大量抑制，孔的結(jié)構(gòu)以海綿狀孔為主，膜變得致密；當(dāng)聚乙二醇/ 二甲基乙酰胺質(zhì)量比=40/40時(shí)，聚砜膜的膜絲截面基本由海綿孔組成，膜變得更加致密。由于聚乙二醇是親水性物質(zhì)，當(dāng)膜浸入凝固水浴中時(shí)，會(huì)有聚乙二醇分子從膜中溶出聚集成微相區(qū)而在膜上形成孔，當(dāng)聚乙二醇含量較高時(shí)，大量聚乙二醇分子溶出時(shí)聚集成的微相區(qū)面積增大，相應(yīng)的膜孔徑增大，這反而使得膜的純水通量增加，牛血清白蛋白截留率下降。因此，聚乙二醇/ 二甲基乙酰胺的最佳質(zhì)量比應(yīng)為35/45。當(dāng)初生態(tài)的膜絲未浸入凝固浴之前，一方面，隨著溶劑的揮發(fā)，初生態(tài)膜絲表層聚砜濃度不斷增加并相互聚集，從而易使膜變得致密，空氣間隙越長，溶劑揮發(fā)得越多，膜越致密；另一方面，溶劑揮發(fā)也會(huì)造成聚乙二醇相互聚集形成微相區(qū)，空氣間隙越長，溶劑揮發(fā)越多，聚乙二醇聚集形成的微相區(qū)也越大，當(dāng)浸入凝固浴水中時(shí)，形成較大聚集微相區(qū)的聚乙二醇溶出，從而在膜上形成了較大的孔。當(dāng)空氣間隙較短時(shí)，溶劑揮發(fā)較少，這兩方面的作用均不突出，因此膜的結(jié)構(gòu)基本沒有大的變化；當(dāng)空氣間隙增加到7cm時(shí)，可能聚乙二醇聚集的作用大于聚砜自身聚集的作用，因而使膜出現(xiàn)了孔徑較大的指狀孔，截面也變得疏松，隨著空氣間隙的增加，膜的孔隙率略有增加，純水通量有所增加，牛血清白蛋白截留率總體下降，拉伸強(qiáng)度變化不大。尤其當(dāng)空氣間隙為7cm時(shí)，牛血清白蛋白截留率下降幅度較大，這正是由于空氣間隙變長使較多聚乙二醇微相區(qū)溶出，從而使膜出現(xiàn)了孔徑較大的指狀孔而導(dǎo)致的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚砜中空纖維膜的制備方法，其特征在于包括原料聚砜、二甲基乙酰胺、聚乙二醇和牛血清白蛋白；將聚砜真空干燥后，固定其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，改變聚乙二醇與溶劑二甲基乙酰胺質(zhì)量比，將三者充分混合攪拌溶解，真空脫泡，待鑄膜溶液脫泡好后通過噴絲板形成紡絲細(xì)流，經(jīng)過噴絲板和凝固水浴之間的空氣間隙浸入凝固水浴中，同樣通過溶劑二甲基乙酰胺和非溶劑水的傳質(zhì)交換而成膜。
2.如權(quán)利要求1所述的一種聚砜中空纖維膜的制備方法，其特征在于所述聚砜的干燥溫度為80°C，時(shí)間為8h。
3.如權(quán)利要求1所述的一種聚砜中空纖維膜的制備方法，其特征在于所述攪拌的時(shí)間為 18h。
4.如權(quán)利要求1所述的一種聚砜中空纖維膜的制備方法，其特征在于所述牛血清白蛋白的相對分子質(zhì)量為67000。
5.如權(quán)利要求1所述的一種聚砜中空纖維膜的制備方法，其特征在于所述聚乙二醇與二甲基乙酰胺的質(zhì)量比為35/45。
【專利摘要】一種聚砜中空纖維膜的制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。其特征在于包括原料聚砜、二甲基乙酰胺、聚乙二醇和牛血清白蛋白；將聚砜真空干燥后，與聚乙二醇和溶劑二甲基乙酰胺將三者充分混合攪拌溶解，真空脫泡，待鑄膜溶液脫泡好后通過噴絲板形成紡絲細(xì)流，經(jīng)過噴絲板和凝固水浴之間的空氣間隙浸入凝固水浴中，通過溶劑二甲基乙酰胺和非溶劑水的傳質(zhì)交換而成膜。通過對于制備過程中工藝及參數(shù)的優(yōu)化，使得制備的纖維薄膜的指狀孔得到抑制，孔隙率有效下降、拉伸強(qiáng)度得到提高，使用本發(fā)明所述的方法制備的中空纖維膜的綜合性能大幅提高，本制備方法工藝簡單，便于操作，適合在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)推廣使用。
【IPC分類】B01D71-68, B01D67-00, B01D69-08
【公開號】CN104624065
【申請?zhí)枴緾N201410744351
【發(fā)明人】李峰
【申請人】李峰
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月9日