一种高性能CPVC抗污染超滤膜纺丝制备工艺的制作方法

一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺
技术领域
1.本发明属于超滤膜纺丝技术领域，具体涉及一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺。


背景技术：

2.cpvc是一种优秀的材料，本身有较好的溶剂溶解性和机械性能，同时对酸碱有着很好的耐受性，是一种优秀的中空纤维超滤膜丝材质，但是它本身的清水性较差，直接制成膜丝后的亲水性较差，造成膜丝通量较低。
3.传统的改性方法虽然提高了膜丝的亲水性能，但是膜丝的截留效果收到较大影响。为此，我们提出一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺，使得cpvc膜丝的亲水性得到较大改善，牛血清蛋白截留率可达85%以上，优化组合配方比例，在提高膜丝机械强度的同时，保证膜丝有较高的亲水性和较好的截留性能，同时又大大提高膜丝亲水性能，保证膜丝成膜以后具有较好的水通量，具备市场推广价值，以解决上述背景技术中提出的cpvc是一种优秀的材料，本身有较好的溶剂溶解性和机械性能，同时对酸碱有着很好的耐受性，是一种优秀的中空纤维超滤膜丝材质，但是它本身的清水性较差，直接制成膜丝后的亲水性较差，造成膜丝通量较低，传统的改性方法虽然提高了膜丝的亲水性能，但是膜丝的截留效果收到较大影响的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺，包括以下重量份材料：聚偏氟乙烯树脂15-20重量份、氯化聚氯乙烯树脂1-10重量份、聚乙烯醇缩丁醛5-20重量份、有机溶剂5-10重量份、润湿剂1-5重量份、润滑剂1-5重量份、强极性溶剂60-73重量份、助溶剂1-5重量份、水溶性高分子5-20重量份、低分子非溶剂6-20重量份；具体制备步骤如下：步骤一：将有机溶剂、聚偏氟乙烯树脂、氯化聚氯乙烯树脂、水溶性高分子、低分子非溶剂混合，得到混合溶液；步骤二：将混合溶液缓慢倒入强极性溶剂中搅拌溶解均匀，并进行脱泡处理，得到制膜液；步骤三：将得到的制膜液放入原液箱后，开启纺丝机；步骤四：制膜液通过喷丝头挤出，同时将芯液经芯液泵注入膜丝内腔。从喷丝头挤出的纤维丝进入凝胶槽内水浴处理；步骤五：将水浴处理后的纤维丝依次进行沉淀、凝胶和淋洗处理，最后将膜丝收集至集丝槽内；步骤六：将膜丝浸泡一定时间后，取出晾干即可进行性能测试。
6.进一步地，所述步骤六的测试采用截留率测试方法：牛血清蛋白截留测试；水通量测试：单丝通量测试，采用ro产水进行测试，多丝取平均值；实验数据证明本方法的纺丝配方可行，且成品膜丝的牛血清截留率达到85%以上，单丝纯水通量在250lmh以上后则为合格。
7.进一步地，所述聚偏氟乙烯树脂为市购的通用型聚偏氟乙烯均聚物或聚偏氟乙烯共聚物，聚偏氟乙烯共聚物为偏氟乙烯重复单元不少于60%的共聚物，纺丝制膜液中聚偏氟乙烯树脂的含量以纺丝制膜液的总质量为基准的10-40wt%，最佳为15-25wt%。
8.进一步地，所述氯化聚氯乙烯树脂为市购的通用型树脂，含氯量为61%-68%，纺丝制膜液中氯化聚氯乙烯树脂的含量以纺丝制膜液的总质量为基准的1%-10wt%，如果共混比例过大，则会导致纺丝制膜液明显分相。
9.进一步地，所述强极性溶剂为二甲基甲酞胺、二甲基乙酸胺、 n一甲基毗咯烷酮、磷酸三乙醋、环丁矾、二甲基亚矾中的一种或多种溶剂的混合物；溶剂以纺丝制膜液的总质量为基准的50-78wt%，最佳为60-73wt%。
10.进一步地，所述助溶剂为二氧六环或丁酮等，其含量以纺丝制膜液的总质量为基准的1-5wt%。
11.进一步地，所述低分子非溶剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇中的一种或多种溶剂的混合物，低分子非溶剂含量以纺丝制膜液的总质量为基准的5-30wt%，最佳为6-20wt%。
12.进一步地，所述步骤一致步骤六中所需的设备为纺丝机、光电显微镜、分光光度计和温度计。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方法通过优化配方和纺丝工艺，使得cpvc膜丝的亲水性得到较大改善，牛血清蛋白截留率可达85%以上，得到的聚合物中空纤维膜外径为0.3-3mm，壁厚0.05-1mm，孔隙率70-90%，膜分离孔径0.01-0.50微米，破裂压力为0.3-0.8mpa，纯水透水通量为600-2000l/m，优化组合配方比例，在提高膜丝机械强度的同时，保证膜丝有较高的亲水性和较好的截留性能，同时又大大提高膜丝亲水性能，保证膜丝成膜以后具有较好的水通量，具备市场推广价值。
实施方式
14.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
15.一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺，包括以下重量份材料：聚偏氟乙烯树脂15重量份、氯化聚氯乙烯树脂1重量份、聚乙烯醇缩丁醛5重量份、有机溶剂5重量份、润湿剂1重量份、润滑剂1重量份、强极性溶剂60重量份、助溶剂1重量份、水溶性高分子5重量份、低分子非溶剂6重量份；具体制备步骤如下：
步骤一：将有机溶剂、聚偏氟乙烯树脂、氯化聚氯乙烯树脂、水溶性高分子、低分子非溶剂混合，得到混合溶液；步骤二：将混合溶液缓慢倒入强极性溶剂中搅拌溶解均匀，并进行脱泡处理，得到制膜液；步骤三：将得到的制膜液放入原液箱后，开启纺丝机；步骤四：制膜液通过喷丝头挤出，同时将芯液经芯液泵注入膜丝内腔。从喷丝头挤出的纤维丝进入凝胶槽内水浴处理；步骤五：将水浴处理后的纤维丝依次进行沉淀、凝胶和淋洗处理，最后将膜丝收集至集丝槽内；步骤六：将膜丝浸泡一定时间后，取出晾干即可进行性能测试。
16.其中，所述步骤六的测试采用截留率测试方法：牛血清蛋白截留测试；水通量测试：单丝通量测试，采用ro产水进行测试，多丝取平均值；实验数据证明本方法的纺丝配方可行，且成品膜丝的牛血清截留率达到85%以上，单丝纯水通量在250lmh以上后则为合格。
17.其中，所述聚偏氟乙烯树脂为市购的通用型聚偏氟乙烯均聚物或聚偏氟乙烯共聚物，聚偏氟乙烯共聚物为偏氟乙烯重复单元不少于60%的共聚物，纺丝制膜液中聚偏氟乙烯树脂的含量以纺丝制膜液的总质量为基准的10wt%，最佳为15wt%。
18.其中，所述氯化聚氯乙烯树脂为市购的通用型树脂，含氯量为61%，纺丝制膜液中氯化聚氯乙烯树脂的含量以纺丝制膜液的总质量为基准的1%wt%，如果共混比例过大，则会导致纺丝制膜液明显分相。
19.其中，所述强极性溶剂为二甲基甲酞胺、二甲基乙酸胺、 n一甲基毗咯烷酮、磷酸三乙醋、环丁矾、二甲基亚矾中的一种或多种溶剂的混合物；溶剂以纺丝制膜液的总质量为基准的50wt%，最佳为60wt%。
20.其中，所述助溶剂为二氧六环或丁酮等，其含量以纺丝制膜液的总质量为基准的1wt%。
21.其中，所述低分子非溶剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇中的一种或多种溶剂的混合物，低分子非溶剂含量以纺丝制膜液的总质量为基准的5-30wt%，最佳为6wt%。
22.其中，所述步骤一致步骤六中所需的设备为纺丝机、光电显微镜、分光光度计和温度计。
实施例2
23.一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺，包括以下重量份材料：聚偏氟乙烯树脂20重量份、氯化聚氯乙烯树脂10重量份、聚乙烯醇缩丁醛20重量份、有机溶剂10重量份、润湿剂5重量份、润滑剂5重量份、强极性溶剂73重量份、助溶剂5重量份、水溶性高分子20重量份、低分子非溶剂20重量份；具体制备步骤如下：步骤一：将有机溶剂、聚偏氟乙烯树脂、氯化聚氯乙烯树脂、水溶性高分子、低分子非溶剂混合，得到混合溶液；步骤二：将混合溶液缓慢倒入强极性溶剂中搅拌溶解均匀，并进行脱泡处理，得到制膜液；
步骤三：将得到的制膜液放入原液箱后，开启纺丝机；步骤四：制膜液通过喷丝头挤出，同时将芯液经芯液泵注入膜丝内腔。从喷丝头挤出的纤维丝进入凝胶槽内水浴处理；步骤五：将水浴处理后的纤维丝依次进行沉淀、凝胶和淋洗处理，最后将膜丝收集至集丝槽内；步骤六：将膜丝浸泡一定时间后，取出晾干即可进行性能测试。
24.其中，所述步骤六的测试采用截留率测试方法：牛血清蛋白截留测试；水通量测试：单丝通量测试，采用ro产水进行测试，多丝取平均值；实验数据证明本方法的纺丝配方可行，且成品膜丝的牛血清截留率达到85%以上，单丝纯水通量在250lmh以上后则为合格。
25.其中，所述聚偏氟乙烯树脂为市购的通用型聚偏氟乙烯均聚物或聚偏氟乙烯共聚物，聚偏氟乙烯共聚物为偏氟乙烯重复单元不少于60%的共聚物，纺丝制膜液中聚偏氟乙烯树脂的含量以纺丝制膜液的总质量为基准的40wt%，最佳为25wt%。
26.其中，所述氯化聚氯乙烯树脂为市购的通用型树脂，含氯量为68%，纺丝制膜液中氯化聚氯乙烯树脂的含量以纺丝制膜液的总质量为基准的10wt%，如果共混比例过大，则会导致纺丝制膜液明显分相。
27.其中，所述强极性溶剂为二甲基甲酞胺、二甲基乙酸胺、 n一甲基毗咯烷酮、磷酸三乙醋、环丁矾、二甲基亚矾中的一种或多种溶剂的混合物；溶剂以纺丝制膜液的总质量为基准的78wt%，最佳为73wt%。
28.其中，所述助溶剂为二氧六环或丁酮等，其含量以纺丝制膜液的总质量为基准的5wt%。
29.其中，所述低分子非溶剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇中的一种或多种溶剂的混合物，低分子非溶剂含量以纺丝制膜液的总质量为基准的30wt%，最佳为20wt%。
30.其中，所述步骤一致步骤六中所需的设备为纺丝机、光电显微镜、分光光度计和温度计。
实施例3
31.一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺，包括以下重量份材料：聚偏氟乙烯树脂17重量份、氯化聚氯乙烯树脂5重量份、聚乙烯醇缩丁醛15重量份、有机溶剂7重量份、润湿剂3重量份、润滑剂3重量份、强极性溶剂67重量份、助溶剂3重量份、水溶性高分子15重量份、低分子非溶剂15重量份；具体制备步骤如下：步骤一：将有机溶剂、聚偏氟乙烯树脂、氯化聚氯乙烯树脂、水溶性高分子、低分子非溶剂混合，得到混合溶液；步骤二：将混合溶液缓慢倒入强极性溶剂中搅拌溶解均匀，并进行脱泡处理，得到制膜液；步骤三：将得到的制膜液放入原液箱后，开启纺丝机；步骤四：制膜液通过喷丝头挤出，同时将芯液经芯液泵注入膜丝内腔。从喷丝头挤出的纤维丝进入凝胶槽内水浴处理；步骤五：将水浴处理后的纤维丝依次进行沉淀、凝胶和淋洗处理，最后将膜丝收集
至集丝槽内；步骤六：将膜丝浸泡一定时间后，取出晾干即可进行性能测试。
32.其中，所述步骤六的测试采用截留率测试方法：牛血清蛋白截留测试；水通量测试：单丝通量测试，采用ro产水进行测试，多丝取平均值；实验数据证明本方法的纺丝配方可行，且成品膜丝的牛血清截留率达到85%以上，单丝纯水通量在250lmh以上后则为合格。
33.其中，所述聚偏氟乙烯树脂为市购的通用型聚偏氟乙烯均聚物或聚偏氟乙烯共聚物，聚偏氟乙烯共聚物为偏氟乙烯重复单元不少于60%的共聚物，纺丝制膜液中聚偏氟乙烯树脂的含量以纺丝制膜液的总质量为基准的25wt%，最佳为20t%。
34.其中，所述氯化聚氯乙烯树脂为市购的通用型树脂，含氯量为65%，纺丝制膜液中氯化聚氯乙烯树脂的含量以纺丝制膜液的总质量为基准的5wt%，如果共混比例过大，则会导致纺丝制膜液明显分相。
35.其中，所述强极性溶剂为二甲基甲酞胺、二甲基乙酸胺、 n一甲基毗咯烷酮、磷酸三乙醋、环丁矾、二甲基亚矾中的一种或多种溶剂的混合物；溶剂以纺丝制膜液的总质量为基准的60wt%，最佳为65wt%。
36.其中，所述助溶剂为二氧六环或丁酮等，其含量以纺丝制膜液的总质量为基准的3wt%。
37.其中，所述低分子非溶剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇中的一种或多种溶剂的混合物，低分子非溶剂含量以纺丝制膜液的总质量为基准的20wt%，最佳为15wt%。
38.其中，所述步骤一致步骤六中所需的设备为纺丝机、光电显微镜、分光光度计和温度计。
39.本发明的工作原理及使用流程：本方法通过优化配方和纺丝工艺，使得cpvc膜丝的亲水性得到较大改善，牛血清蛋白截留率可达85%以上，得到的聚合物中空纤维膜外径为0.3-3mm，壁厚0.05-1mm，孔隙率70-90%，膜分离孔径0.01-0.50微米，破裂压力为0.3-0.8mpa，纯水透水通量为600-2000l/m，优化组合配方比例，在提高膜丝机械强度的同时，保证膜丝有较高的亲水性和较好的截留性能，同时又大大提高膜丝亲水性能，保证膜丝成膜以后具有较好的水通量，具备市场推广价值。
40.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺，其特征在于，包括以下重量份材料：聚偏氟乙烯树脂15-20重量份、氯化聚氯乙烯树脂1-10重量份、聚乙烯醇缩丁醛5-20重量份、有机溶剂5-10重量份、润湿剂1-5重量份、润滑剂1-5重量份、强极性溶剂60-73重量份、助溶剂1-5重量份、水溶性高分子5-20重量份、低分子非溶剂6-20重量份；具体制备步骤如下：步骤一：将有机溶剂、聚偏氟乙烯树脂、氯化聚氯乙烯树脂、水溶性高分子、低分子非溶剂混合，得到混合溶液；步骤二：将混合溶液缓慢倒入强极性溶剂中搅拌溶解均匀，并进行脱泡处理，得到制膜液；步骤三：将得到的制膜液放入原液箱后，开启纺丝机；步骤四：制膜液通过喷丝头挤出，同时将芯液经芯液泵注入膜丝内腔。从喷丝头挤出的纤维丝进入凝胶槽内水浴处理；步骤五：将水浴处理后的纤维丝依次进行沉淀、凝胶和淋洗处理，最后将膜丝收集至集丝槽内；步骤六：将膜丝浸泡一定时间后，取出晾干即可进行性能测试。2.根据权利要求1所述的一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺，其特征在于：所述步骤六的测试采用截留率测试方法：牛血清蛋白截留测试；水通量测试：单丝通量测试，采用ro产水进行测试，多丝取平均值；实验数据证明本方法的纺丝配方可行，且成品膜丝的牛血清截留率达到85%以上，单丝纯水通量在250lmh以上后则为合格。3.根据权利要求1所述的一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺，其特征在于：所述聚偏氟乙烯树脂为市购的通用型聚偏氟乙烯均聚物或聚偏氟乙烯共聚物，聚偏氟乙烯共聚物为偏氟乙烯重复单元不少于60%的共聚物，纺丝制膜液中聚偏氟乙烯树脂的含量以纺丝制膜液的总质量为基准的10-40wt%，最佳为15-25wt%。4.根据权利要求1所述的一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺，其特征在于：所述氯化聚氯乙烯树脂为市购的通用型树脂，含氯量为61%-68%，纺丝制膜液中氯化聚氯乙烯树脂的含量以纺丝制膜液的总质量为基准的1%-10wt%，如果共混比例过大，则会导致纺丝制膜液明显分相。5.根据权利要求1所述的一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺，其特征在于：所述强极性溶剂为二甲基甲酞胺、二甲基乙酸胺、 n一甲基毗咯烷酮、磷酸三乙醋、环丁矾、二甲基亚矾中的一种或多种溶剂的混合物；溶剂以纺丝制膜液的总质量为基准的50-78wt%，最佳为60-73wt%。6.根据权利要求1所述的一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺，其特征在于：所述助溶剂为二氧六环或丁酮等，其含量以纺丝制膜液的总质量为基准的1-5wt%。7.根据权利要求1所述的一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺，其特征在于：所述低分子非溶剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇中的一种或多种溶剂的混合物，低分子非溶剂含量以纺丝制膜液的总质量为基准的5-30wt%，最佳为6-20wt%。8.根据权利要求1所述的一种高性能cpvc抗污染超滤膜纺丝制备工艺，其特征在于：所述步骤一致步骤六中所需的设备为纺丝机、光电显微镜、分光光度计和温度计。

技术总结
本发明公开了一种高性能CPVC抗污染超滤膜纺丝制备工艺，包括将有机溶剂、聚偏氟乙烯树脂、氯化聚氯乙烯树脂、水溶性高分子、低分子非溶剂混合，得到混合溶液；将混合溶液缓慢倒入强极性溶剂中搅拌溶解均匀，并进行脱泡处理，得到制膜液。从喷丝头挤出的纤维丝进入凝胶槽内水浴处理；将水浴处理后的纤维丝依次进行沉淀、凝胶和淋洗处理，最后将膜丝收集至集丝槽内；将膜丝浸泡一段时间后，悬挂阴干，进行性能测试，优化组合配方比例，在提高膜丝机械强度的同时，保证膜丝有较高的亲水性和较好的截留性能，同时又大大提高膜丝亲水性能，保证膜丝成膜以后具有较好的水通量，具备市场推广价值。价值。


技术研发人员：谢鹏伟 孙连翔 刘春晖 崔智力 丁一
受保护的技术使用者：天津开创膜科技有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/7/18