聚乙烯中空纤维微孔膜的研制

• 作 者: 朱磊
• 出 处: 天津工业大学
• 发表日期: 2002年01期
• 关键词: 聚乙烯微孔中空纤维膜 拉伸法 膜孔径及其分布 亲水改性。

本课题采用聚乙烯作为原料制得了聚乙烯微孔中空纤维膜，利用该膜的气体渗透实验数据和Kozeny-Carman公式，借助数值寻优方法求出孔径及其分布，并对该膜进行了表面改性。 首先，用向上熔融纺丝和拉伸致孔法制得聚乙烯中空纤维膜。比较了中空纤维纺丝拉伸及退火工艺对膜性能的影响，对向上熔融纺丝过程进行了数值模拟分析。与向下纺丝相比向上纺丝有以下优点：①可纺更高相对分子量的树脂；②可纺更大直径的纤维；③可得到更均匀的几何尺寸、孔隙率和分子取向；④可得到更高的渗透通量和机械强度。 接下来，利用膜的气体渗透实验数据和Kozeny-Carman公式，借助数值寻优方法求出孔径及其分布，利用统计的方法得出孔径及其分布的模型。该方法的优势在于实验方法简单，所得数据可靠，数据处理借助于计算机，简便易行。通过实验可知能有效的表达微孔聚乙烯中空纤维膜的平均孔径。 最后，为了改善膜的亲水性，扩大其应用范围，对该膜进行了表面化学改性。本课题用醇酸混合液浸泡，表面活性剂吸附以及表面接枝几种方法对膜进行了表面改性。实验结果表明，醇酸混合液改性方法简便易行，其中，使用含有硝酸的亲水混合试剂处理的膜具有最高的水通量，当醇酸混合液配比为乙醇80mol：水13.8mol：硝酸6.2mol 时效果最好，所得水通量能达到250L/m~2.h。表面活性剂吸附改性以及表面接枝改性也能达到较好的亲水效果，但由于机理的不同，这些接枝或吸附上的物质对孔径大小有一定的影响而使其水通量低于用醇酸混合液处理的膜。