[发明专利]一种简易制备优异贯通性多孔膜的方法

说明书

本发明公开了一种简易制备优异贯通性多孔膜的方法，以含氟聚合物为基材，以可作为致孔剂的水溶性高分子量聚合物为模板剂，以高沸点有机溶剂为稀释剂，采用热致相分离技术制备“含氟聚合物”多孔膜。本发明具有制备工艺简单，多孔膜贯通性能好，微孔可调的特点。

技术领域

本发明涉及一种多孔膜的制备方法，特别是一种简易制备优异贯通性多孔膜的方法。

背景技术

膜分离技术作为近年发展起来的一种新型分离技术，含氟聚合物，如聚偏氟乙烯是目前被广泛用于制备多孔膜的材料，并且大量用于水处理领域（如纳滤、反渗透的前处理，地表水的除浊，生产生活污水的处理等）以及膜接触器领域（如膜吸收、膜萃取等）。膜具有较高的通量是水处理用膜（尤其是微滤、超滤膜）能否具有实用价值的前提条件。过滤阻力越低，通量越高。提高膜孔贯通性是降低膜过滤阻力的主要因素，采用模板法可显著提高膜孔贯通性，例如在聚合物溶液中加入纳米碳酸钙，成膜后用盐酸将纳米碳酸钙溶解，纳米碳酸钙所占据的空间提高了膜孔之间的贯通性。然而，采用相转化技术制膜过程中，无论是非溶剂致相技术（NIPS）制膜过程中的物料混合、脱泡过程还是热致相分离技术（TIPS）的物料混合过程，这种通过物理掺杂无机纳米粒子的方法无法避免无机纳米粒子自身的团聚以及在膜中分散不均匀的问题。无机纳米粒子的团聚增加了膜的缺陷，不仅使得膜孔分布变宽、过滤精度变差，而且显著降低了膜的力学性能，而这种团聚随着无机纳米粒子添加量的增加而恶化，使得无机纳米粒子添加量的上限通常仅为3%。因此如何避免无机纳米粒子的团聚、提高其尺寸的均一性以及其在膜中分散的均匀性是有效解决此问题的关键。

TIPS制膜的原理如下：将聚合物与特定的稀释剂在高温下形成溶液（通常称之为铸膜液），当温度降低时，由于稀释剂对聚合物的溶解能力降低，因此铸膜液中的聚合物与稀释剂之间发生分相（固-液或液-液相分离），萃取脱除稀释剂后，稀释剂在铸膜液中所占的空间就形成了微孔。TIPS技术通常可得到经固-液相分离形成的球状粒子结构、经液-液相分离形成的封闭蜂窝孔结构和经旋节线相分离形成贯通的网状孔结构，其中蜂窝孔为封闭结构，不适合作为分离膜。与NIPS技术相比，TIPS技术具有膜孔结构易调控、膜强度高、膜可干态保存等优点，尤其适用于室温下没有合适溶剂的聚合物多孔膜的制备，目前已经采用此方法制备出聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯多孔膜。然而，TIPS技术在成膜过程中由于铸膜液温度与凝固浴温度之间差别很大，使得膜外表面经水冷却时极易产生厚的致密皮层，从而显著增加膜过滤阻力，使得膜通量明显降低。因此，为了解决上述问题，研究一种通过TIPS技术能够得到孔径均一、尺寸可调的多孔非致密外皮层中空纤维膜显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种简易制备优异贯通性多孔膜的方法。本发明具有制备工艺简单，多孔膜贯通性能好，微孔可调的特点。

本发明的技术方案：一种简易制备优异贯通性多孔膜的方法，以含氟聚合物为基材，以可作为致孔剂的水溶性高分子量聚合物为模板剂，以高沸点有机溶剂为稀释剂，采用TIPS技术制备“含氟聚合物”多孔膜。

前述的简易制备优异贯通性多孔膜的方法，具体步骤如下：

S1、取含氟聚合物、水溶性高分子量聚合物、稀释剂和抗氧剂，含氟聚合物、水溶性高分子量聚合物、稀释剂和抗氧剂质量比为20～30：2～10：59.9～77.9：0.1～1，在混合器中混合后，经挤出机挤出，并在空气中冷却造粒；

S2、将所得混合物颗粒熔融并在100℃～150℃下刮制成薄膜，薄膜先经空气冷却固化后，再进入室温水中进一步冷却成型；

S3、随后将膜取出用室温萃取剂浸泡洗涤，洗涤去除稀释剂和水溶性高分子量聚合物，取出晾干后，加热定型处理即可。

前述的简易制备优异贯通性多孔膜的方法，步骤S1所述含氟聚合物、水溶性高分子量聚合物、稀释剂和抗氧剂质量比为25：6：68.9：0.5。

前述的简易制备优异贯通性多孔膜的方法，步骤S1所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯的均聚物或共聚物。