CN105879696A - 一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，属于膜技术领域。其技术特征在于采用干湿相转化法制备一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜。该制备方法是先将成孔剂和交联剂溶于有机溶剂中，打开搅拌器和温度控制仪，在一定的转速和温度下，再加入烘干后的聚砜和磺化聚砜树脂，配成铸膜液。常压下静置脱泡一段时间后，让铸膜液从喷丝板挤出，经过一段空气浴后进入凝固浴中发生相转化，并凝固成膜。再经水洗，甘油和水的混合液处理后保湿定型。该方法制备的这种内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜不仅具有较高的亲水性，而且具有较高的水通量和截留率，广泛应用于水净化，环保，医用等方面。
Description
技术领域
本发明涉及一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，属于中空纤维超滤膜制备技术领域。
背景技术
聚砜在现在的分离膜材料占有着主导地位，由于该分子主链上含有砜基，使得这类聚合物具有良好的热稳定性、化学稳定性、耐酸碱腐蚀性能、优异的机械性能以及突出的抗蠕变性能。但其亲水性稍差，属于疏水性膜材料。
聚砜膜广泛用于超滤、反渗透和气液分离中。由于聚砜的疏水性，会出现严重膜污染问题。主要是蛋白质在聚砜膜上的不可逆吸附，可以使超滤膜的通透率下降30％以上。因此，我们研究的焦点都集中在合成新的功能化聚砜高聚物并作为膜基质高聚物，目的是增加聚砜膜的亲水性，使其具有高通透性和低污染性。
近年来，对聚砜进行改性的方法很多，主要包括化学改性和物理改性两大类：(1)化学改性可以通过共聚，接枝等方法来实现；(2)物理改性包括高分子共混技术和表面涂覆改性等。
而磺化则是一种较好的化学改性方法。磺化不仅可提高聚砜类膜材料的亲水性和耐热性能，而且可有效改善功能膜的渗透通量、选择分离特性与抗污染性能。但是单一的磺化聚砜膜机械强度很低，膜孔太宽，所以磺化聚砜和聚砜共混是制备一种亲水性内压式中空纤维超滤膜很好的方法。共混改性是最简单的一种物理改性方法，它是将一种亲水性的高聚物加入到铸膜液中共混以形成相对亲水的表面。这种方法所成膜最初的孔径及其分布易于保持，并且亲水性的成分能均匀地分布在膜的表面和中间。本发明提供的一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜不仅具有较高的亲水性和机械强度，而且具有较高的水通量和截留率。该方法制备的高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜广泛应用于水净化，环保，医用等方面。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法。该方法制备的这种内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜不仅具有较高的亲水性和机械强度，而且具有较高的水通量和截留率。
本发明的内容是：一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，属于膜技术领域。其技术特征在于采用干湿相转化法制备一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜。该制备方法是先将成孔剂和交联剂溶于有机溶剂中，打开搅拌器和温度控制仪，在一定的转速和温度下，再加入烘干后的聚砜和磺化聚砜树脂，配成铸膜液。常压下静置脱泡一段时间后，让铸膜液从喷丝板挤出，经过一段空气浴后进入凝固浴中发生相转化，并凝固成膜。再经水洗，甘油-水混合液处理后保湿定型。
如上所述的一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，其特殊之处在于：
1.一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法其特征在于采用干湿相转化法。该制备方法是先将成孔剂和交联剂溶于有机溶剂中，打开搅拌器和温度控制仪，在一定的转速和温度下，再加入烘干后的聚砜和磺化聚砜树脂，配成铸膜液。常压下静置脱泡一段时间后，让铸膜液从喷丝板挤出，经过一段空气浴后进入凝固浴中发生相转化，并凝固成膜再经水洗，甘油和水的混合液处理后保湿定型。
2.一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，其特征在于树脂的质量分数为20-25％，有机溶剂的质量分数为60-70％，成孔剂的质量分数为5-15％，交联剂的质量分数为0.1-1％。
3.一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，其特征在于在聚砜/磺化聚砜铸膜液中加入交联剂后，所得到的中空纤维超滤膜孔径多，细且长，并且在保持高亲水性的同时机械强度也增强了。这是由于磺化聚砜中的磺酸基团和交联剂中的氨基发生了交联作用，形成了一种交联网状结构，使得膜结构更加完整有序。
4.一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，其特征在于交联剂为三乙醇胺，二乙烯三胺，三乙胺中的一种或多种。
5.一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，其特征在于聚砜和磺化聚砜树脂用量的比例为6∶4，5∶5。
6.一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，其特征在于本发明提供的该种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜的接触角为45-60°，孔隙率为70-80％，拉伸强度为30-48MPa，纯水通量为350-450L/m2.h，对聚乙二醇-20000的截留率为95-99％，爆破压力不低于0.6MPa。
具体实施方式
下面结合实例进一步叙述本发明：
实施例1：
配置聚砜/磺化聚砜比例为6∶4的铸膜液，在80℃加热充分搅拌，静置脱泡12小时；调节铸膜液温度至50℃，按照相关纺丝工艺参数进行中空纤维超滤膜的制备，得到内径0.75mm，外径1.2mm的中空纤维超滤膜；将制备的中空纤维超滤膜放置于纯水中浸泡24小时，再将其放置在甘油和水的混合溶液中浸泡24小时。所得的中空纤维超滤膜在0.1MPa下的纯水通量415L/m2.h，聚乙二醇-20000的截留率为99％，接触角为46°，孔隙率为75％，拉伸强度为40MPa，爆破压力为0.7MPa。
实施例2：
配置聚砜/磺化聚砜比例为5∶5的铸膜液，在80℃加热充分搅拌，静置脱泡12小时；调节铸膜液温度至50℃，按照相关纺丝工艺参数进行中空纤维超滤膜的制备，得到内径0.75mm，外径1.2mm的中空纤维超滤膜；将制备的中空纤维超滤膜放置于纯水中浸泡24小时，再将其放置在甘油和水的混合溶液中浸泡24小时。所得的中空纤维超滤膜在0.1MPa下的纯水通量390L/m2.h，聚乙二醇-20000的截留率为98％，接触角为55°，孔隙率为80％，拉伸强度为50MPa，爆破压力为0.7MPa。
Claims (9)
1.一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，属于膜技术领域。其技术特征在于采用干湿相转化法制备一种高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜。该制备方法是先将成孔剂和交联剂溶于有机溶剂中，打开搅拌器和温度控制仪，在一定的转速和温度下，再加入烘干后的聚砜和磺化聚砜树脂，配成铸膜液。常压下静置脱泡一段时间后，让铸膜液从喷丝板挤出，经过一段空气浴后进入凝固浴中发生相转化，并凝固成膜再经水洗，甘油和水的混合液处理后保湿定型。
2.如权利要求1所述的高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，其特征在于以进口聚砜和磺化聚砜为膜材料，N-N二甲基乙酰胺为溶剂，聚乙烯吡硌烷酮，聚乙二醇-400等为成孔剂，再加入交联剂。将聚砜和磺化聚砜树脂放置在加热干燥箱中在140℃充分干燥4小时，备用；配置一定比例的聚砜/磺化聚砜铸膜液，在80℃加热充分搅拌，静置脱泡12小时；调节铸膜液温度至50℃，按照相关纺丝工艺参数进行中空纤维膜的制备，得到内径0.75mm，外径1.2mm的中空纤维超滤膜；将制备的中空纤维超滤膜放置于纯水中浸泡24小时，再将其放置在甘油和水的混合溶液中浸泡24小时。
3.如权利要求1所述的高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，其特征在于树脂的质量分数为20-25％，有机溶剂的质量分数为60-70％，成孔剂的质量分数为5-15％，交联剂的质量分数为0.1-1％。
4.如权利要求1所述的高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，其特征在于该方法制备的中空纤维超滤膜的接触角为45-60°，孔隙率为70-80％，拉伸强度为30-48MPa，在0.1MPa下，纯水通量为350-450L/m2.h，对聚乙二醇-20000的截留率为95-99％，爆破压力为0.7MPa。
5.如权利要求1所述的高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，其特征在于聚砜和磺化聚砜树脂用量的比例为6∶4，5∶5。
6.如权利要求1所述的高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，其特征在于交联剂质量分数为0.1-1％。
7.如权利要求1所述的高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，其特征在于交联剂为三乙醇胺，二乙烯三胺，三乙胺中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，其特征在于凝固浴为自来水。
9.如权利要求1所述的高亲水性内压式聚砜/磺化聚砜中空纤维超滤膜及其制备方法，其特征在于芯液为纯水。
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