[发明专利]一种偏氟乙烯共聚物树脂制备多孔膜的方法

说明书

本发明公开了一种偏氟乙烯共聚物树脂制备多孔膜的方法，通过配制具有低临界溶解温度的高分子铸膜液体系，采用相分离法制膜，获得结构易于调控的偏氟乙烯共聚物多孔膜。本发明的高分子铸膜液在低温下是均相稳定的，但在高温下发生相分离，相应的制膜工艺不同于传统制膜工艺，经过两道不同凝胶浴工序及适当的后处理工艺制备的偏氟乙烯共聚物树脂多孔膜没有表皮致密层，主体是高孔隙率、近似对称的海绵状孔结构，适用于膜蒸馏的应用要求，具有通量大、阻力低、疏水性强的特性。

技术领域

本发明属于高分子膜分离技术领域，具体涉及一种偏氟乙烯共聚物树脂制备多孔膜的方法。

背景技术

膜蒸馏(MD)是利用疏水微孔膜，以膜两侧蒸汽压差为传质推动力的膜分离过程，其中直接接触膜蒸馏(DCMD)的膜两侧分别与高温料液及低温渗透液直接接触，蒸汽透过膜孔并直接在渗透液侧冷凝。膜蒸馏对无机盐、大分子等不挥发组分几乎完全截留，而且可利用太阳能、工业余热等廉价能源，在高盐废水、高价值组分回收等方面应用前景广泛。偏氟乙烯共聚物是一类由氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯中的至少一种与偏氟乙烯形成的共聚物。用偏氟乙烯共聚物树脂制备的多孔膜疏水性强，耐高温、耐溶剂、耐酸碱，具有突出优势，非常适用于膜蒸馏过程，受到广泛关注。偏氟乙烯共聚物树脂制备多孔膜的方法主要为相分离法。相分离法通常可分为非溶剂致相分离法(Nonsolvent induced phaseseparation，NIPS)和热致相分离法(Thermally induced phase separation，TIPS)。NIPS法以浓度差形成的溶剂与非溶剂交换导致高分子溶液发生相分离成膜为机理，TIPS法以温差热诱导导致高分子溶液发生相分离成膜为机理。目前用于制备偏氟乙烯共聚物多孔膜的TIPS法，其高分子溶液通常为上临界溶解温度(UCST)体系，即高分子溶液温度从高温降到它的临界溶解温度时，发生相分离进一步形成多孔膜；而与之相反的低临界溶解温度(LCST)体系，即高分子溶液温度从低温升到它的临界溶解温度时，发生相分离形成偏氟乙烯共聚物多孔膜的这一体系未见文献报道。鉴于此，本发明提供了一种基于具有低临界溶解温度(LCST)的偏氟乙烯共聚物树脂铸膜液体系制备多孔膜的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有偏氟乙烯共聚物树脂多孔膜制备技术的不足，提供一种偏氟乙烯共聚物树脂制备多孔膜的方法，主要是通过配制具有低临界溶解温度的偏氟乙烯共聚物树脂高分子溶液体系，采用相分离法制膜，获得结构易于调控的适用于膜蒸馏应用的偏氟乙烯共聚物多孔膜。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种偏氟乙烯共聚物树脂制备多孔膜的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)配制具有低临界溶解温度的偏氟乙烯共聚物树脂铸膜液：按偏氟乙烯共聚物树脂质量百分含量为5％-40％，第二种高分子的质量百分含量为1％-20％，溶剂质量百分含量为50％-85％，小分子致孔剂的质量百分含量为1％-20％配置合适浓度的偏氟乙烯共聚物树脂铸膜液，首先将小分子致孔剂完全溶解于溶剂中，之后加入偏氟乙烯共聚物树脂和第二种高分子，搅拌加热溶解形成完全溶解的、具有低临界溶解温度(LCST)的偏氟乙烯共聚物树脂铸膜液体系，静置脱泡待用；

2)将上述配制好的偏氟乙烯共聚物树脂铸膜液在一定温度下刮膜，倒于玻璃板上，然后用刮膜机刮制成一定厚度的初生态膜，再将初生态膜板迅速放入一定温度的第一凝胶浴中5-20秒，再放入常温的第二凝胶浴中，初生态膜发生相分离，从液相固化成膜；

3)将膜置于水中进一步把膜内的溶剂及小分子致孔剂等完全溶出，之后将膜用过硫酸铵水溶液于一定温度下进行热处理，再用蒸馏水浸泡，最后将膜冷冻干燥，即得到本发明的偏氟乙烯共聚物树脂多孔膜。

所述的步骤1)中的偏氟乙烯共聚物树脂铸膜液具有低临界溶解温度(LCST)，在低于该LCST温度下，该铸膜液是均匀的高分子溶液，而高于该LCST温度时，原本均匀的偏氟乙烯共聚物树脂溶液发生相分离，该低临界溶解温度(LCST)在1℃-125℃之间，优选在35℃-80℃。