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结晶聚合物聚丙烯室温下无溶剂,无法用溶致相分离法(SIPS)制备,常用的制备聚丙烯中空纤维膜的方法有热致相法(TIPS)和熔融-拉伸(MS-S)纺丝法。在TIPS过程中,纺丝液由高聚物与稀释剂组成,它们在高温时形成均相熔体,随后冷却时发生固—液或液—液相分离。当将稀释剂去除后即形成微孔。孔径可通过调节冷却条件与选择适当的稀释剂控制。但是,TIPS过程需要凝固浴与淬出稀释剂,从而存在浪费稀释剂的问题。而熔纺—拉伸法成膜过程是聚合物先在高应力下熔融挤出,然后经过拉伸形成微孔。由于拉伸法在制膜过程中不需要任何溶剂,对环境无污染,适合大规模的工业化生产。 本文对聚丙烯中空膜的制备工艺进行了深入研究,在能够连续稳定进行熔融纺丝的基础上,进一步对纺丝牵伸比、热处理温度与时间、拉伸条件和热定型等工艺参数进行优化,从而制备出高空隙率和气、水通量的聚丙烯中空纤维膜。 将自制的聚丙烯中空纤维膜制成膜组件,采用真空膜蒸馏法淡化海水,分析自制的聚丙烯膜在海水淡化方面的应用情况。考察了不同的进料方式、流速、温度、真空度等操作条件对膜通量的影响,并对膜污染的情况进行了分析。最后选择不同的清洗方式对膜组件进行清洗,选出了较佳的膜清洗方法。 高孔隙率PP中空纤维微孔膜的开发成功将进一步降低膜设备的成本,并推动微滤膜在高浊度液体处理技术、反渗透前处理技术、污水回用技术和膜—生物反应器污水处理等领域的应用。由于应用领域不断扩大,加之拉伸法经济、简单,因此使产品具有较高的附加价值,同时也促进了该项技术的进一步发展和完善。 目前,国内熔融-拉伸法制备聚丙烯微孔膜已经产业化,但是制造工艺自动化程度较低,并且受加工条件和原料限制,所得产品的质量稳定性较差。因此,该课题对发展和完善国内的熔融-拉伸法制膜技术,扩大其应用领域,减少国外产品对国内市场的垄断,具有非常重要的意义。