雙螺桿擠出—拉伸法聚氨酯系中空纖維膜研究.pdf

1、本文量化考察了在線紡絲工藝對(duì)聚氨酯(PU)系中空纖維微孔膜結(jié)構(gòu)的影響，分析和優(yōu)化了后處理?xiàng)l件;同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室條件下利用幾種常見(jiàn)污染物對(duì)所得中空纖維膜的污染機(jī)理進(jìn)行研究;將PU與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)共混，討論了共混比對(duì)制得膜形貌及性能的影響;借助有限元模型從力學(xué)角度分析了聚氨酯系中空纖維膜承壓后微孔結(jié)構(gòu)的變化。
　　利用雙螺桿擠出-拉伸法制得了PU系中空纖維膜，結(jié)合圖像處理軟件量化考察了凝固浴溫度對(duì)制得膜孔結(jié)構(gòu)的影響。研究

2、發(fā)現(xiàn)，紡絲流體從噴絲頭擠出后進(jìn)入的第一段凝固浴溫度對(duì)制得膜孔徑大小及其分布有著顯著影響;第一段凝固浴溫度升高，可使中空纖維膜內(nèi)、外徑同時(shí)減小，同時(shí)，膜外表面孔隙率、貫通孔平均直徑和外壓水通量均提高;凝固浴溫度與PU硬段玻璃化轉(zhuǎn)變溫度相關(guān)，初生中空纖維膜成形時(shí)徑向溫度梯度與膜表面孔結(jié)構(gòu)的形成有關(guān)。
　　分別考察了松弛和緊張熱定型對(duì)PU系中空纖維膜結(jié)構(gòu)與性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)后處理溫度略高于聚氨酯硬段玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，制得膜水通量較

3、高;綜合考慮水通量、形貌、孔徑分布和力學(xué)性能，確定PU系中空纖維膜最佳后處理?xiàng)l件為:3倍拉伸條件下，在50℃水浴中處理50min。
　　分別考察了無(wú)機(jī)物微粒和有機(jī)物對(duì)0.18-0.22μm的PU系中空纖維膜的污染機(jī)理。結(jié)果表明，無(wú)機(jī)物污染主要由膜表面形成濾餅層所引起的，通過(guò)簡(jiǎn)單反洗即可使水通量大幅度回復(fù);有機(jī)物污染過(guò)程為:膜孔內(nèi)吸附-膜表面沉積形成濾餅層，對(duì)于親水性有機(jī)物海藻酸鈉的污染可通過(guò)反洗較大幅度清除，而對(duì)于疏水性有機(jī)物腐植

4、酸所引起的污染不能通過(guò)簡(jiǎn)單反洗進(jìn)行清除。
　　將PU與EVA共混制得了PU/EVA共混中空纖維膜。當(dāng)PU/EVA質(zhì)量比為1∶3時(shí)，制得膜的孔徑分布在0.11-0.26μm之間，且95％集中在0.11-0.13μm，較PU、EVA膜分布窄，且其水通量-壓力循環(huán)曲線重合度較高。
　　利用有限元軟件建立整體模型和微孔模型，分析了PU系中空纖維膜承壓后孔結(jié)構(gòu)的變化。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力低于0.1MPa時(shí)，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值基本吻合，表明此區(qū)