聚偏氟乙烯微孔薄膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及了一種聚偏氟乙烯微孔薄膜的制備工藝，該方法采用非水溶性的酯類致孔添加劑，改變了傳統(tǒng)的浸沒沉淀相分離法的制膜工藝。本發(fā)明的特點在于：溶劑選用N，N-二甲基甲酰胺，致孔添加劑選用鄰苯二甲酸二甲酯，鄰苯二甲酸二丁酯，鄰苯二甲酸二辛脂，優(yōu)選鄰苯二甲酸二丁酯，與水溶性的無機(jī)鹽小分子氯化鋰、氯化銨、硝酸鈉(NaNO3)，以及低分子水溶性聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮及甘油等相比較，非水溶性酯類致孔劑所制取的膜，微孔結(jié)構(gòu)非常規(guī)整，微孔分布均勻，微孔孔徑分布窄，且微孔結(jié)構(gòu)可控。而且本發(fā)明生產(chǎn)過程中低能耗、零排放，操作簡單，能實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)，工藝可控性高，制品質(zhì)量穩(wěn)定。
【專利說明】 聚偏氟乙烯微孔薄膜的制備方法
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚偏氟乙烯微孔薄膜的制備，具體來說是使用特定的致孔劑，采用浸沒沉淀法制備微孔薄膜，屬于高分子材料加工領(lǐng)域。

二、【背景技術(shù)】
[0002]聚偏氟乙烯是一種性能優(yōu)良的結(jié)晶性聚合物，具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、抗紫外線和耐氣候老化性、化學(xué)穩(wěn)定性好，這些優(yōu)點使得PVDF是一種理想的相轉(zhuǎn)化成膜材料。近年來國內(nèi)外科研人員對聚偏氟乙烯成膜進(jìn)行了深入研究，但作為工業(yè)用PVDF膜及由該膜制成的膜組件不多，尤其是平板膜的制備還有待改進(jìn)。
[0003]由于聚偏氟乙烯具有上述優(yōu)點，且能流涎成性能較好的薄膜，所以美國Millipore公司在20世紀(jì)80年代中期首先用該聚合物開發(fā)出Dur印ore型微孔膜，并推向市場。
[0004]浸沒沉淀法的基本原理是向聚合物溶液加入非溶劑使產(chǎn)生相分離，聚合物凝膠化而以固體形式沉析出來。其過程一般是將液態(tài)的聚合物溶液膜浸入非溶劑(凝固浴)中。此時聚合物溶液膜內(nèi)的溶劑向凝固浴中擴(kuò)散，而凝固浴中的非溶劑向聚合物溶液膜內(nèi)擴(kuò)散，形成動力學(xué)的雙擴(kuò)散過程。隨著這個過程的不斷進(jìn)行，體系發(fā)生熱力學(xué)液-液分相，經(jīng)相轉(zhuǎn)化(固化)形成不同結(jié)構(gòu)形態(tài)和性能的聚合物薄膜。
[0005]本發(fā)明的亮點在于；采用了非水溶性的鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸二異辛酯作為致孔劑，比傳統(tǒng)的浸沒沉淀法增加了一步成膜浴工藝，利用成膜浴來萃取凝膠態(tài)薄膜中的致孔劑，這樣可以更好的控制膜微孔的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。

三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明通過添加特定的致孔添加劑來制備聚偏氟乙烯微孔薄膜，在傳統(tǒng)的浸沒沉淀法基礎(chǔ)上增加了工藝步驟。該制膜工藝的特點是設(shè)備簡單、生產(chǎn)周期短、膜孔結(jié)構(gòu)易控制，工藝連續(xù)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，能耗低。制取的微孔薄膜制品厚度均一，微孔分布均勻，微孔孔徑分布窄，微孔孔徑的大小通過制膜工藝的可調(diào)節(jié)范圍為0.5μπι到2μπι之間且微孔膜的力學(xué)性能良好。
[0007]本發(fā)明的目標(biāo)是由以下技術(shù)措施和工藝實現(xiàn)的。
[0008]聚偏氟乙烯微孔薄膜的制備方法包括以下工藝步驟:
[0009]第一步:鑄膜液的制備
[0010]按質(zhì)量濃度稱取聚偏氟乙烯粉末樹脂和溶劑，并加入一定量的致孔添加劑，混合均勻后，在75°C下用水浴鍋進(jìn)行恒溫溶解，攪拌溶解4h至鑄膜液為澄清透明的均一體系。
[0011]第二步:溶液薄膜制備
[0012]將第一步制好的鑄膜液，在支撐板上用刮刀均勻的刮制成一定厚度的溶液薄層，刀口 厚度:0.10mm-Q.2mm,刀口 寬度:0.3mm-0.5mm。
[0013]第三步:凝膠態(tài)薄膜制備
[0014]將第二步制好的溶液薄膜，在3s之內(nèi)浸入到用純水作為的凝膠浴中，等待30s左右，溶劑和非溶劑進(jìn)行相互擴(kuò)散完成相分離之后，將凝膠態(tài)的薄膜從支撐板上揭下，凝膠浴的溫度為25°C。
[0015]第四步:微孔膜成型
[0016]將第三步中揭下的凝膠態(tài)薄膜，立刻浸入到丙酮和致孔劑按一定比例組成的成膜浴中，使丙酮將凝膠態(tài)薄膜中的致孔劑萃取出來，成膜浴溫度為25°C。
[0017]第五步:微孔膜制品
[0018]將第四步中所得的微孔膜在去離子水中浸泡、洗滌、晾干后即成膜制品。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特色和優(yōu)點:
[0020]1、該方法使用的致孔添加劑為非水溶性的酯類致孔劑，與水溶性的無機(jī)鹽小分子氯化鋰、氯化銨、硝酸鈉(NaNO3)，以及低分子水溶性聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮及甘油等相比較，非水溶性酯類致孔劑所制取的膜，微孔結(jié)構(gòu)非常規(guī)整，微孔分布均勻，微孔孔徑分布窄，且微孔結(jié)構(gòu)可控。
[0021]2、本發(fā)明整個生產(chǎn)過程低能耗、零排放，操作簡單，能實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)，而且工藝可控性高，制品質(zhì)量穩(wěn)定。
四、具體的實施方式
[0022]下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述。有必要指出的是實施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本
【發(fā)明內(nèi)容】
對本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
[0023]實施例一:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱取聚偏氟乙烯粉末樹脂12g，溶劑N，N-二甲基甲酰胺84g，致孔劑鄰苯二甲酸二甲酯4g，在三口燒瓶內(nèi)混合并攪拌均勻，將三口燒瓶放入恒溫水浴鍋，在75°C下用水浴鍋進(jìn)行恒溫攪拌溶解，恒溫溶解4h至鑄膜液為澄清透明的均一體系，然后靜置脫泡lh，將鑄膜液用刮刀均勻的刮制在玻璃板上，刀口厚度:0.15mm，刀口寬度:0.3mm，所形成的溶液薄層約為0.15mm厚，將溶液薄層迅速的浸入到以去離子水作為的凝膠浴中，凝膠浴溫度為25°C，30s時將凝膠化的薄膜揭下迅速的浸入到成膜浴中，成膜浴為鄰苯二甲酸二甲酯和丙酮按照15: 85的比例組成，成膜浴的溫度為25°C，丙酮將凝膠態(tài)薄膜內(nèi)的致孔劑萃取4h之后，將薄膜取出置于去離子水中洗滌、晾干即得微孔膜，平均微孔孔徑為0.8 μ m，薄膜孔隙率為55.8%,水通量為236.3L/m2.h，拉伸強(qiáng)度為4.05MPa。
[0024]實施例二:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱取聚偏氟乙烯粉末樹脂12g，溶劑N，N-二甲基甲酰胺84g，致孔劑鄰苯二甲酸二丁酯4g，在三口燒瓶內(nèi)混合并攪拌均勻，將三口燒瓶放入恒溫水浴鍋，在75°C下用水浴鍋進(jìn)行恒溫攪拌溶解，恒溫溶解4h至鑄膜液為澄清透明的均一體系，然后靜置脫泡lh，將鑄膜液用刮刀均勻的刮制在玻璃板上，刀口厚度:0.15mm，刀口寬度:0.3mm，所形成的溶液薄層約為0.15mm厚，將溶液薄層迅速的浸入到以去離子水作為的凝膠浴中，凝膠浴溫度為25°C，30s時將凝膠化的薄膜揭下迅速的浸入到成膜浴中，成膜浴為鄰苯二甲酸二丁酯和丙酮按照15: 85的比例組成，成膜浴的溫度為25°C，丙酮將凝膠態(tài)薄膜內(nèi)的致孔劑萃取4h之后，將薄膜取出置于去離子水中洗滌、晾干即得微孔膜，平均微孔孔徑為1.2 μ m，薄膜孔隙率為62.3%,水通量為353.7L/m2.h，拉伸強(qiáng)度為3.82MPa。
[0025]實施例三:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱取聚偏氟乙烯粉末樹脂12g，溶劑N，N-二甲基甲酰胺84g，致孔劑鄰苯二甲酸二異辛酯4g，在三口燒瓶內(nèi)混合并攪拌均勻，將三口燒瓶放入恒溫水浴鍋，在75°C下用水浴鍋進(jìn)行恒溫攪拌溶解，恒溫溶解4h至鑄膜液為澄清透明的均一體系，然后靜置脫泡lh，將鑄膜液用刮刀均勻的刮制在玻璃板上，刀口厚度:0.15mm，刀口寬度:0.3mm，所形成的溶液薄層約為0.15mm厚，將溶液薄層迅速的浸入到以去離子水作為的凝膠浴中，凝膠浴溫度為25°C，30s時將凝膠化的薄膜揭下迅速的浸入到成膜浴中，成膜浴為鄰苯二甲酸二異辛酯和丙酮按照15: 85的比例組成，成膜浴的溫度為25°C，丙酮將凝膠態(tài)薄膜內(nèi)的致孔劑萃取4h之后，將薄膜取出置于去離子水中洗滌、晾干即得微孔膜，平均微孔孔徑為1.6 μ m，薄膜孔隙率為73.6%,水通量為362.lL/m2.h，拉伸強(qiáng)度為3.43MPa。
【權(quán)利要求】
1.聚偏氟乙烯微孔薄膜的制備方法，其特征在于將計量的聚偏氟乙烯、溶劑和致孔添加劑混合后恒溫溶解為均一的鑄膜液，靜置脫泡以后將鑄膜液用刮刀刮制成一定厚度的溶液薄層，然后將溶液薄層浸入到凝膠固化浴當(dāng)中，等待溶液薄層形成為凝膠態(tài)的薄膜之后，最后將凝膠態(tài)的薄膜浸入到成膜浴中，成膜浴將凝膠態(tài)薄膜當(dāng)中的致孔劑萃取之后，便形成了聚偏氟乙烯微孔薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚偏氟乙烯微孔薄膜的制備方法，其特征在于:溶劑選用N，N-二甲基甲酰胺，致孔添加劑選用鄰苯二甲酸二甲酯，鄰苯二甲酸二丁酯，鄰苯二甲酸二異辛脂，優(yōu)選鄰苯二甲酸二丁酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚偏氟乙烯微孔薄膜的制備方法，其特征在于:鑄膜液形成凝膠態(tài)的薄膜之后，由于致孔添加劑為非水溶性的有機(jī)大分子，因此依然保留在凝膠態(tài)薄膜當(dāng)中，需要經(jīng)過成膜浴中丙酮的萃取作用，才能最終形成聚偏氟乙烯微孔薄膜。
【文檔編號】B01D67/00GK104147945SQ201310178456
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月15日
【發(fā)明者】苑會林, 邢勝俐 申請人:北京化工大學(xué)