專利名稱：一種采用離子液體制備共混纖維中空纖維膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬共混纖維中空纖維膜的制備領(lǐng)域，特別是涉及一種采用離子液體制備共混纖 維中空纖維膜的方法。
背景技術(shù)：
自然界中的所有物質(zhì)中纖維素不僅儲(chǔ)備量大，而且有巨大的恢復(fù)量。目前只有極少的 纖維素被制成纖維。用于制造纖維和薄膜的纖維素量，還不及世界工業(yè)生產(chǎn)的纖維素產(chǎn)量 的4%。隨著人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的不斷深入以及石油、煤、天然氣等資源的日益短缺，纖維 素的利用還將逐漸擴(kuò)大。纖維素纖維由于原料纖維素能被生物分解或安全燃燒轉(zhuǎn)化成水蒸 氣和二氧化碳，由廢棄物引起的破壞環(huán)境問(wèn)題少。纖維素膜是一種優(yōu)良的膜材料， 鑒于纖維素的特殊結(jié)構(gòu)，纖維素不溶于水、乙醇、二甲基亞砜、苯、乙醚等普通溶劑中。 纖維素的溶劑和溶解問(wèn)題，在纖維素工業(yè)和理論研究中，都是一個(gè)重要問(wèn)題。目前生產(chǎn)纖 維素制品主要采用的是粘膠法，生產(chǎn)過(guò)程冗長(zhǎng)而復(fù)雜，能耗和操作費(fèi)用高，并存在廢氣、 廢水、廢渣的污染、處理回收等多項(xiàng)問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)纖維素新的生產(chǎn)方法，尋找新溶劑， 具有重要的實(shí)際意義。
離子液體作為一種新型的纖維素溶劑，無(wú)毒、無(wú)揮發(fā)性，有利于環(huán)境保護(hù)和操作人員 健康。離子液體熔點(diǎn)范圍寬，在合成和紡絲范圍內(nèi)，可通過(guò)調(diào)節(jié)溫度來(lái)獲得符合要求的制品。
聚丙烯腈共聚物是一種優(yōu)良的膜材料，具有優(yōu)良的耐光性、耐氣候性、耐霉性及良好 的耐溶劑性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，孔隙率高，并可在較廣的PH范圍2—12內(nèi)使用， 價(jià)格便宜。廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、血液凈化、化學(xué)及水處理工業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用離子液體制備共混纖維中空纖維膜的方 法，本發(fā)明的共混纖維素中空纖維膜纖維內(nèi)徑200-250pm，壁厚40-60pm，純水超濾系數(shù) l-40mL/m2.h.mmHg，模擬血液實(shí)驗(yàn)肌肝透過(guò)率>85%,尿素透過(guò)率>85%，白蛋白截留率 >98%，最大工作壓力760mmHg，該發(fā)明的生產(chǎn)過(guò)程明顯縮短，工藝能耗和操作費(fèi)用低， 離子液體無(wú)毒無(wú)害、無(wú)揮發(fā)性，且易于回收，符合綠色生產(chǎn)的要求。
本發(fā)明的一種采用離子液體制備共混纖維中空纖維膜的方法，包括-
(1) 將粉碎的漿粕、聚丙烯腈共聚物、致孔劑、離子液體按重量百分比0.1-20: 0.1-20: 0.01-10: 50-96混合均勻，在35-165'C溫度下溶解1-80小時(shí)，形成均一穩(wěn)定溶液；
(2) 溶液經(jīng)過(guò)濾、脫泡后，紡絲原液在計(jì)量泵以5-40r/min轉(zhuǎn)速、紡絲壓力0. 4-1. 5Mpa 的條件下，從由兩個(gè)同心管組成的噴絲頭擠出，經(jīng)20-800mm干紡程后，在溶劑含量為 0%-60%、溫度為5。C-70'C、溶液循環(huán)量為10-80L/h的水溶液中凝固；
(3)初生絲再經(jīng)四道以上雙向(軸向和徑向)拉伸和適度回縮、4-6道水洗、醇類溶液 保孔處理后，以10-60m/min的速度巻繞，即得本發(fā)明的共混纖維素中空纖維膜。
所述步驟(1)中的漿粕為采用的聚合度在300-2500、 a -纖維素含量高于90%的漿粕 經(jīng)過(guò)機(jī)械粉碎，漿粕可以經(jīng)過(guò)活化處理或不做處理；
所述步驟(1)中的漿粕為括竹漿粕、木漿粕或棉漿粕；
所述步驟(1)中的聚丙烯腈共聚物為分子量在40000 150000，第一單體為丙烯腈含 量在35% 85% (質(zhì)量百分比)，第二單體為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或醋酸乙烯酯， 含量約占5% 9% (質(zhì)量百分比)，第三單體含有親染料基團(tuán)，如衣康酸、丙烯磺酸鈉、 對(duì)甲基丙烯酰胺苯磺酸鈉等，以及丙烯腈與氯乙烯共聚纖維，含量為1% (質(zhì)量百分比) 左右，；
所述步驟(1)中的致孔劑為聚氧乙烯、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一種或幾種；
所述步驟(i)中的離子液體是由陽(yáng)離子和陰離子組成，陽(yáng)離子為取代基是氫、a~c6
的垸基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羥乙基、羥丙基、烷氧基中的一種或幾種的烷基季銨 離子、垸基季磷離子、垸基咪唑離子或垸基吡啶離子，陰離子為鹵素離子、BF4-、 PF4-、 SCN-、 CN-、 OCN_、 CNO-、 CF3SO3-、 CFsCOO-、 (CF3SO2)2N-、 (CF3S02)2Cl-中的一種或幾種; 所述步驟(3)中的?？滋幚碛玫谋？讋?-8個(gè)碳原子的一元醇、二元醇或三元醇的水
溶液或非水溶液中的一種或幾種。 一元醇或多元醇為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁 醇、異丁醇、異戊醇、乙二醇或丙三醇等。
本發(fā)明采用離子液體制備纖維素制品，避免了粘膠法冗長(zhǎng)而復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程，生產(chǎn)過(guò) 程明顯縮短，工藝能耗和操作費(fèi)用低。離子液體作為一種新型的纖維素溶劑，無(wú)毒無(wú)害、 無(wú)揮發(fā)性，有利于環(huán)境保護(hù)和操作人員健康，離子液體的水溶液還可用做凝固浴，且離子 液體易于回收，符合綠色生產(chǎn)的要求。 有益效果
(1) 本發(fā)明的共混纖維素中空纖維膜纖維內(nèi)徑200-250pm，壁厚40-60pm，純水超 濾系數(shù)l-40mL/m2.h.mmHg，模擬血液實(shí)驗(yàn)肌肝透過(guò)率>85%，尿素透過(guò)率》85%，白蛋 白截留率》98%，最大工作壓力760mmHg。
(2) 該發(fā)明的生產(chǎn)過(guò)程明顯縮短，工藝能耗和操作費(fèi)用低，離子液體無(wú)毒無(wú)害，無(wú) 揮發(fā)性，且易于回收，符合綠色生產(chǎn)的要求。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而 不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定 的范圍。
實(shí)施例1
(1) 將粉碎的1份槳粕、0.1份聚氧乙烯、0.1份丙烯腈-丙烯酸甲酯-衣康酸聚丙烯腈 共聚物、10份[BMIM]C1離子液體混合均勻，在85。C下攪拌24小時(shí)，得到紡絲溶液；
(2) 紡絲溶液經(jīng)過(guò)濾、脫泡后，從由兩個(gè)同心管組成的噴絲頭擠出；進(jìn)入離子液體 質(zhì)量百分比濃度含量為5%、溫度為2(TC、溶液循環(huán)量為10L/h的溶液中凝固；
(3) 初生絲再經(jīng)四道以上雙向(軸向和徑向)拉伸和適度回縮、4道水洗、10% (質(zhì) 量百分比濃度)異丙醇水溶液保孔處理后，以10m/min的速度巻繞，得到中空纖維素纖維。
實(shí)施例2
(1) 將粉碎的l份漿粕、l份聚乙烯醇、lO份聚丙烯腈共聚物丙烯腈-丙烯酸甲酯-丙烯磺酸鈉、30份[AMIM]C1離子液體混合均勻，在10(TC下攪拌4小時(shí)，得到紡絲溶液
(2) 紡絲溶液經(jīng)過(guò)濾、脫泡后，從由兩個(gè)同心管組成的噴絲頭擠出；進(jìn)入離子液體 質(zhì)量百分比濃度含量為10%、溫度為2(TC、溶液循環(huán)量為20L/h的溶液中凝固；
(3) 初生絲再經(jīng)四道以上雙向(軸向和徑向)拉伸和適度回縮、4道水洗、10% (質(zhì) 量百分比濃度)異丙醇水溶液?？滋幚砗?，以10m/min的速度巻繞，得到中空纖維素纖維。
實(shí)施例3
(1) 將粉碎的1份漿粕、1份聚乙烯醇、10份[AMIM]C1離子液體混合均勻，在100 "C下攪拌4小時(shí)，得到紡絲溶液。將10份丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-對(duì)甲基丙烯酰胺苯磺酸 鈉聚丙烯腈共聚物、20份[AMIM]C1離子液體、0.5份聚乙烯醇混合均勻，在10(TC下攪 拌4小時(shí)，得到紡絲溶液。將兩種溶液進(jìn)行共混均勻，得到溶液；
(2) 紡絲溶液經(jīng)過(guò)濾、脫泡后，從由兩個(gè)同心管組成的噴絲頭擠出；進(jìn)入離子液體 質(zhì)量百分比濃度含量為10%、溫度為20'C、溶液循環(huán)量為20L/h的溶液中凝固；
(3) 初生絲再經(jīng)四道以上雙向(軸向和徑向)拉伸和適度回縮、4道水洗、20% (質(zhì) 量百分比濃度)異丙醇水溶液?？滋幚砗?，以10m/min的速度巻繞，得到中空纖維素纖維。
權(quán)利要求
1. 一種采用離子液體制備共混纖維中空纖維膜的方法，包括(1)將粉碎的漿粕、聚丙烯腈共聚物、致孔劑和離子液體按重量百分比0.1-200.1-200.01-1050-96混合均勻，在35-165℃溫度下溶解1-80小時(shí)，形成均一穩(wěn)定溶液；(2)溶液經(jīng)過(guò)濾、脫泡后，紡絲原液在計(jì)量泵以5-40r/min轉(zhuǎn)速、紡絲壓力0.4-1.5Mpa的條件下，從由兩個(gè)同心管組成的噴絲頭擠出，經(jīng)20-800mm干紡程后，在離子液體質(zhì)量百分比濃度為0％-60％、溫度為5℃-70℃、溶液循環(huán)量為10-80L/h的水溶液中凝固；(3)初生絲再經(jīng)四道以上雙向拉伸和適度回縮、4-6道水洗、醇類溶液?？滋幚砗螅?0-60m/min的速度卷繞，即得共混纖維素中空纖維膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種采用離子液體制備共混纖維中空纖維膜的方法，其特征在 于所述步驟(1)中的槳粕為采用的聚合度在300-2500、 a-纖維素含量高于90%的漿粕 經(jīng)過(guò)機(jī)械粉碎，漿粕可以經(jīng)過(guò)活化處理或不做處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用離子液體制備共混纖維中空纖維膜的方法，其特征在 于所述步驟(1)中的槳粕為竹漿粕、木漿粕或棉漿粕。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種采用離子液體制備共混纖維中空纖維膜的方法，其特征在 于所述步驟(1)中的聚丙烯腈共聚物為分子量在40000 150000，第一單體為丙烯腈含 量在質(zhì)量百分比35% 85%，第二單體為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或醋酸乙烯酯，含 量約占質(zhì)量百分比5% 9%，第三單體含有孝染料基團(tuán)，為衣康酸、丙烯磺酸鈉、對(duì)甲基 丙烯酰胺苯磺酸鈉，丙烯腈或氯乙烯共聚纖維，含量為質(zhì)量百分比1%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種釆用離子液體制備共混纖維中空纖維膜的方法，其特征在 于所述步驟(1)中的致孔劑為聚氧乙烯、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯垸酮中的一種或幾種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種采用離子液體制備共混纖維中空纖維膜的方法，其特征在 于所述步驟(1)中的離子液體是由陽(yáng)離子和陰離子組成，陽(yáng)離子為取代基是氫、d~C6 的烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羥乙基、羥丙基、烷氧基中的一種或幾種的烷基季銨 離子、垸基季磷離子、垸基咪唑離子或烷基吡啶離子，陰離子為鹵素離子、BF4-、 PF4-、 SCN-、 CN-、 OCN-、 CNO-、 CF3SO3-、 CF3COO_、 (CF3SO2)2N-、 (CF3S02)2C1-中的一種或幾種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用離子液體制備共混纖維中空纖維膜的方法，其特征在 于所述步驟(3)中的?？滋幚碛玫谋？讋?-8個(gè)碳原子的一元醇、二元醇或三元醇 的水溶液或非水溶液中的一種或幾種。 一元醇或多元醇，為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、 正丁醇、異丁醇、異戊醇、乙二醇或丙三醇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用離子液體制備共混纖維中空纖維膜的方法，包括(1)將漿粕、聚丙烯腈共聚物、致孔劑、離子液體混合均勻，形成均一穩(wěn)定溶液；(2)溶液經(jīng)過(guò)濾、脫泡后，從由兩個(gè)同心管組成的噴絲頭擠出，經(jīng)20-800mm干紡程后，在溶劑含量為0％-60％、溫度為5℃-70℃、溶液循環(huán)量為10-80L/h的水溶液中凝固；(3)初生絲再經(jīng)四道以上雙向拉伸和適度回縮、4-6道水洗、醇類溶液?？滋幚砗?，以10-60m/min的速度卷繞，即得本發(fā)明的共混纖維素中空纖維膜。本發(fā)明工藝能耗和操作費(fèi)用低，離子液體無(wú)毒無(wú)害，且易于回收，符合綠色生產(chǎn)的要求。
文檔編號(hào)B01D69/00GK101380549SQ200810201189
公開(kāi)日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者何春菊 申請(qǐng)人:東華大學(xué)