为优化聚偏氟乙烯PVDF中空纤维膜的纺丝配方，提高PVDF膜的性能，采用正交实验设计，通过改变PVDF质量分数、PVP质量分数和PEG相对分子质量的3个因素，考察了非溶剂致相分离法制备PVDF中空纤维膜过程中配方对膜性能与结构的影响。结果表明;铸膜液中PVDF质量分数越高，中空纤维膜的强度、拉伸伸长率越大，膜结构趋于致密，膜外表面孔减少，膜丝的孔径越小;PVP质量分数越高，膜丝通量越高，膜外表面孔增多。PEG相对分子质量对膜性能结果影响不明显。综合各性能参数之间的要求，考虑配方的设计，影响因素的主次顺序是PVDF质量分数，PVP质量分数、PEG相对分子质量， PVDF中空纤维膜纺丝配方的优选方案为PVDF质量分数14%，PVP质量分数20%、PEG相对分子质量600。

       聚偏氟乙烯(PVDF)作为一种优良的高聚物膜材料具有较高的耐温性、不易堵塞、易清洗的特点和优良的耐腐蚀、耐溶剂性，在膜分离领域中得到了广泛的应用，其常用于PVDF中空纤维膜的制备。

       PVDF中空纤维膜的制备中，相分离法应用最为广泛，已成为膜制备中成熟的技术，根据相分离法的基本原理不同，又分为热致相分离法( TIPS)、非溶剂致相分离法(NIPS)。 NIPS制备PVDF中空纤维膜，影响膜结构的因素有聚合物浓度﹑添加剂种类及用量、凝胶浴的组成及温度、溶剂种类溶剂挥发时间、环境温度及湿度等。 研究了纺丝液中PVDF浓度和相对分子质量、添加剂种类(如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、马来酸酐(AMAL)、聚乙二醇(PEG)、氯化锂(LiCI)和甘油)及溶剂(磷酸三乙酯(TEP))，纺丝工艺条件(如芯液温度、干程距离、卷绕速率，挤出速率等)凝固浴组成等对膜性能的影响。但很少有人关注这些因素对膜性能和结构影响的显著性及主次顺序。正交实验设计是利用正交表科学分析多因素多水平实验的方法。本研究采用L9正交设计实验方案，采用直观分析法，考察聚合物PVDF质量分数。添加剂 PVP质量分数、PEG相对分子质量3个因素，每个因素3个水平对膜性能的影响显著性和主次顺序，优化 PVDF中空纤维膜的制备配方和提高膜丝性能，为实际生产提供依据。

膜丝表面成孔率,在干程的距离、环境湿度和温度都不变的情况下,主要受到铸膜液配方的影响.本实验中,实验1~～3、4~6、7～9的纺丝配方,都是PVP质量分数逐渐增高,由于 PVP是亲水聚合物，在经过干程这段距离中,更易使得初生纤维膜发生非溶剂与溶剂的交换,形成稀相核更多,所以成膜后表面孔会更多;而当 PVP质量分数相同时,随着PVDF质量分数的增多,PVDF是浓相成核并具有疏水性,因此初生纤维膜发生溶剂与非溶剂交换几率减少,从而导致膜表面孔减少.内表面孔的多少与纺丝配方中PVP质量分数.PVDF质量分数的多少直接相关,PVP质量分数增多导致膜的亲水性更强,更容易形成大的表面孔,PVDF质量分数增多则会形成较小的表面孔.

       分析可知,影响膜丝的断面结构的大小依次是 PVDF质量分数.PVP的质量分数、PEG相对分子质量,调节 PVDF质量分数.PVP质量分数可控制膜的断面结构.影响表面开孔率的主要因素是PVP质量分数,其次是 PVDF质量分数,PEG相对分子质量影响最小.这些都与上文性能测试结果相对应.

通过实验设计,采用NIPS法制备PVDF中空纤维膜,测试并分析结果,可得出以下结论:

       1）对于中空纤维膜丝拉伸伸长率和膜丝强度,PVDF质量分数为主要影响因素,PVDF含越多,膜丝的强度.拉伸伸长率都越大.

       2）对于中空纤维膜丝的通量,PVP质量分数是主要影响因素,PVP质量分数越大,膜丝通量越高.

       3）对于中空纤维膜丝的最大孔径,PVDF质量分数是主要影响因素,PVDF质量分数越多,膜丝的孔径越小.

       4）通过对中空纤维膜丝的 SEM图分析,PVDF质量分数增大,膜结构趋于致密,膜外表面孔减少;PVP质量分数增大,膜外表面孔增多.

       5) PEG相对分子质量对膜性能影响不明显.因此综合各性能参数之间的要求,因素的主次顺序是 PVDF质量分数、PVP质量分数.PEG相对分子质量,优选方案可以是 PVDF质量分数为14%、PVP质量分数为20%、PEG相对分子质量为600。