部分結(jié)晶化有機(jī)高分子微孔濾膜的制備方法
【專利摘要】一種部分結(jié)晶化有機(jī)高分子微孔濾膜的制備方法，包括以下步驟：a、將部分結(jié)晶化有機(jī)高分子材料溶解在有機(jī)溶劑中，均勻混合，攪拌溶解配制成鑄膜液；b、將步驟a得到的鑄膜液攪拌并漸漸升溫，形成均相溶液，當(dāng)溫度接近但不超過(guò)預(yù)設(shè)溫度后，急速降溫至35℃，并保持此溫度不變，同時(shí)在溫度降至35℃時(shí)即停止攪拌，使用靜置法或其他不會(huì)導(dǎo)致鑄膜液中溶劑揮發(fā)的方法排除鑄膜液中因攪拌所產(chǎn)生的氣泡；c、利用刮刀或者擠出成型法涂膜，再通過(guò)空氣吹拂，生成初生濾膜；d、最后經(jīng)過(guò)水洗過(guò)程，清洗初生濾膜中所殘留的有機(jī)溶劑，再經(jīng)加熱干燥即制成微孔濾膜。本發(fā)明使用相同的鑄膜液，經(jīng)升溫/降溫的方法來(lái)制備不同孔徑的微孔濾膜，可以簡(jiǎn)化制造工藝。
【專利說(shuō)明】部分結(jié)晶化有機(jī)高分子微孔濾膜的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于膜科學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種微孔濾膜的制備方法，孔徑在〇. 0Γ10 微米。

【背景技術(shù)】
[0002] 微孔濾膜是利用高分子化學(xué)材料、有機(jī)溶劑、致孔劑、添加劑等混合，經(jīng)特殊處 理后涂抹在支撐載體上制作而成。在膜分離技術(shù)應(yīng)用中，微孔濾膜是應(yīng)用范圍最廣的一種 膜品種，使用簡(jiǎn)單、快捷、被廣泛應(yīng)用于科研、食品檢測(cè)、化工、納米技術(shù)、能源和環(huán)保等眾多 領(lǐng)域。第一代微孔濾膜主要由精制硝化棉，加入適量醋酸纖維素、丙酮、正丁醇、乙醇、等制 成，親水，具有無(wú)毒衛(wèi)生，是一種多孔性的薄膜過(guò)濾材料，孔徑分布比較均勻穿透性的微孔， 微孔率高達(dá)80%的絕對(duì)孔徑，主要用于水系溶液的過(guò)濾。
[0003] 制造微孔濾膜的方法很多，其中一種方法是使用相轉(zhuǎn)化法，此法基本上是使用微 孔濾膜主材料(例如聚醚砜、聚砜、混合纖維素、尼龍等）融入有機(jī)溶劑中，再加上致孔劑以 及其他添加劑，形成鑄膜液，然后平鋪在平板上。其后，注入沉淀劑或經(jīng)由鑄膜液中的有機(jī) 溶劑蒸發(fā)使得鑄膜液中濾膜主材料的濃度漸漸提高，直至達(dá)到其過(guò)飽和而沉淀。至于微孔 濾膜的孔徑大小的控制，一般是由鑄膜液中致孔劑的數(shù)量與種類來(lái)決定的。因此，不同孔徑 的成品膜需要用不同配方的鑄膜液，這就導(dǎo)致了制備不同孔徑的微孔濾膜時(shí)存在工藝繁瑣 的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種部分結(jié)晶化有機(jī)高分子微孔濾膜的制備方法，以解決現(xiàn) 有技術(shù)中所存在的不同孔徑成品膜，需要用不同配方的鑄膜液，導(dǎo)致制備不同孔徑的微孔 濾膜時(shí)存在工藝繁瑣的問(wèn)題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種部分結(jié)晶化有機(jī)高分子微孔濾膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： a、 將部分結(jié)晶化有機(jī)高分子材料溶解在有機(jī)溶劑中，均勻混合，攪拌溶解配制成鑄膜 液； b、 將步驟a得到的鑄膜液攪拌并漸漸升溫，形成均相溶液，當(dāng)溫度接近但不超過(guò)預(yù)設(shè) 溫度后，急速降溫至35°C，并保持此溫度不變，同時(shí)在溫度降至35°C時(shí)即停止攪拌，使用靜 置法或其他不會(huì)導(dǎo)致鑄膜液中溶劑揮發(fā)的方法排除鑄膜液中因攪拌所產(chǎn)生的氣泡； c、 利用刮刀或者擠出成型法將步驟b得到的鑄膜液，均勻平鋪在玻璃板或其他平滑載 體上，再通過(guò)空氣吹拂使鑄膜液中的有機(jī)溶劑蒸發(fā)，生成初生濾膜； d、 最后經(jīng)過(guò)水洗過(guò)程，清洗初生濾膜中所殘留的有機(jī)溶劑，再經(jīng)加熱干燥即制成微孔 濾膜。
[0006] 鑄膜液的原料中，按照重量比，部分結(jié)晶化有機(jī)高分子材料為ΚΓ30%，其余為有機(jī) 溶劑。
[0007] 優(yōu)選的，所述部分結(jié)晶化有機(jī)高分子材料為聚偏二氟乙烯、聚醚醚酮的一種，或者 類似上述有機(jī)高分子功能的其他有機(jī)高分子。
[0008] 優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為丙酮、二甲基乙酰胺、乙酸甲酯、乙二醇、十氟萘的一種或 者兩種以上以任意比例的混合物，或者類似上述溶劑功能的其他有機(jī)溶劑。
[0009] 步驟b中，鑄膜液升溫的預(yù)設(shè)溫度為35~85°C。
[0010] 步驟b中，急速降溫至35°C的降溫速率為每分鐘不小于10°C。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：利用部分結(jié)晶化有機(jī)高分子材料，會(huì)受到溫度影響而改變 結(jié)晶度。把鑄膜液配置成均相溶液后，急速升溫。當(dāng)達(dá)到預(yù)定溫度后，再急速降溫。利用升 溫的高低與降溫的速率來(lái)控制成品膜的孔徑。
[0012] 此法的優(yōu)點(diǎn)是不似傳統(tǒng)的利用相轉(zhuǎn)化法制備的微孔濾膜，需要用不同配方的鑄膜 液來(lái)制備不同孔徑的成品膜。此法是使用相同的鑄膜液，經(jīng)升溫/降溫的方法來(lái)制備不同 孔徑的微孔濾膜，可以簡(jiǎn)化制造工藝的流程。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014] 一種部分結(jié)晶化有機(jī)高分子微孔濾膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： a、 將部分結(jié)晶化有機(jī)高分子材料溶解在有機(jī)溶劑中，均勻混合，攪拌溶解配制成鑄膜 液； 鑄膜液的原料中，按照重量比，部分結(jié)晶化有機(jī)高分子材料為ΚΓ30%，其余為有機(jī)溶 劑； 部分結(jié)晶化有機(jī)高分子材料為聚偏二氟乙烯、聚醚醚酮的一種，或者類似上述有機(jī)高 分子功能的其他有機(jī)高分子； 有機(jī)溶劑為丙酮、二甲基乙酰胺、乙酸甲酯、乙二醇、十氟萘的一種或者兩種以上以任 意比例的混合物，或者類似上述溶劑功能的其他有機(jī)溶劑； b、 將步驟a得到的鑄膜液攪拌并漸漸升溫，形成均相溶液，當(dāng)溫度接近但不超過(guò) 35~85°C后，急速降溫至35°C，降溫速率為每分鐘不小于10°C，并保持此溫度不變，同時(shí)在 溫度降至35°C時(shí)即停止攪拌，使用靜置法或其他不會(huì)導(dǎo)致鑄膜液中溶劑揮發(fā)的方法排除鑄 膜液中因攪拌所產(chǎn)生的氣泡； c、 利用刮刀或者擠出成型法將步驟b得到的鑄膜液，均勻平鋪在玻璃板或其他平滑載 體上，再通過(guò)空氣吹拂使鑄膜液中的有機(jī)溶劑蒸發(fā)，生成初生濾膜； d、 最后經(jīng)過(guò)水洗過(guò)程，清洗初生濾膜中所殘留的有機(jī)溶劑，再經(jīng)加熱干燥即制成微孔 濾膜。
[0015] 術(shù)語(yǔ)定義： 汽泡點(diǎn)：汽泡點(diǎn)測(cè)試是測(cè)量微孔濾膜孔徑的一種常用簡(jiǎn)易方式。測(cè)試時(shí)先把濾膜用適 當(dāng)?shù)囊后w充分潤(rùn)濕。如濾膜是親水性則常用純水潤(rùn)濕，如果濾膜是疏水性或雖親水性但孔 徑小于0.1微米，則常用低表面張力的溶劑例如乙醇或異丙醇潤(rùn)濕。濾膜潤(rùn)濕后，使用高 壓空氣把空氣擠入濾膜中已被潤(rùn)濕液阻塞的孔隙中。當(dāng)空氣壓力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，在孔隙 中的潤(rùn)濕液會(huì)立刻被擠掉。此時(shí)能夠把液體擠排掉的最小壓力即為此濾膜的汽泡點(diǎn)。原理 上，濾膜孔徑越大，相對(duì)應(yīng)的汽泡點(diǎn)愈低。在微孔濾膜界中經(jīng)常使用泡點(diǎn)以界定濾膜的孔徑 大小。
[0016] 水流量：在定量純水下，單位面積的濾膜，在特定壓力及溫度下，所通過(guò)定量純水 所需要的時(shí)間?；旧?，濾膜水流量愈高，所通過(guò)定量純水所需時(shí)間愈少，其顯示的濾膜開 孔率愈大，此術(shù)語(yǔ)亦為濾膜界所常用。
[0017] 疏水性：指的是一個(gè)物質(zhì)(疏水物）與水互相排斥的物理性質(zhì)。疏水性物質(zhì)偏向于 非極性，因此較會(huì)與中性和非極性溶液(如有機(jī)溶劑）親和。疏水性物質(zhì)在水里通常會(huì)聚成 一團(tuán)，而水在疏水性物質(zhì)的表面時(shí)則會(huì)形成一個(gè)很大的接觸角而成水滴狀。
[0018] 部分結(jié)晶化有機(jī)高分子：不具有大側(cè)基、旁枝或交聯(lián)的聚合物，熔融的結(jié)晶性塑料 黏滯性低，容易流動(dòng)。當(dāng)冷卻到熔點(diǎn)以下時(shí)，分子形成規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)，使其流動(dòng)性變差。隨 著溫度繼續(xù)降低，其結(jié)晶度增加，強(qiáng)度也增加，透明度澤降低。結(jié)晶程序停止于玻璃轉(zhuǎn)移溫 度。由于在正常的加工程序很難獲得100%結(jié)晶，結(jié)晶性塑料通常呈現(xiàn)半結(jié)晶，它同時(shí)具有 結(jié)晶與不定形兩種相態(tài)，其結(jié)晶度則決定于聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和成形條件。半結(jié)晶性塑料 就像冰塊一樣具有明確的熔點(diǎn)，玻璃轉(zhuǎn)移溫度則不明顯，通常低于是溫，抗化學(xué)性及耐熱性 佳、潤(rùn)滑性良好、吸濕性低、收縮率高。
[0019] 實(shí)施例1 制備0. 03微米孔徑的疏水性聚偏二氟乙烯微孔濾膜。
[0020] 聚偏二氟乙烯、二甲基乙酰胺、乙酸甲酯、丙酮、乙二醇按照質(zhì)量比30:35:10:20:5 的比例在常溫下共混并攪拌。當(dāng)所有組分均勻混合于溶劑中后，以每分鐘1°C的速率升溫 直至鑄膜液達(dá)到45°C后，立刻停止加熱并急速降溫至35°C，降溫速率控制在每分鐘不小于 10°C。在鑄膜液降溫至35°C后停止攪拌，保持此鑄膜液在35°C的溫度下靜置，直至鑄膜液 不含因攪拌而產(chǎn)生的氣泡為止。
[0021] 此后，利用刮刀或者擠出成型法，將2. 5至4毫米厚度的鑄膜液均勻平鋪在玻璃板 或其他平滑載體上，再通過(guò)空氣吹拂使鑄膜液中的高揮發(fā)度溶劑蒸發(fā)，生成初生濾膜。半固 態(tài)初生濾膜經(jīng)過(guò)純水清洗以排除初生濾膜中所含的殘留溶劑，再經(jīng)熱風(fēng)干燥即制成成品濾 膜。
[0022] 本實(shí)施例制作出的濾膜遇純水無(wú)法被濕潤(rùn)，屬于疏水性濾膜，但遇低表面張力的 溶劑例如乙醇，即能立即被濕潤(rùn)，其乙醇?xì)馀蔹c(diǎn)為45 psi。
[0023] 實(shí)施例2 制備0. 2微米孔徑的疏水性聚偏二氟乙烯微孔濾膜 聚偏二氟乙烯、二甲基乙酰胺、乙酸甲酯、丙酮、乙二醇按照質(zhì)量比24:30:12:30:4的 比例在常溫下共混并攪拌。當(dāng)所有組分均勻混合于溶劑中后，以每分鐘1°C的速率升溫直 至鑄膜液達(dá)到60°C后，立刻停止加熱并急速降溫至35°C，降溫速率控制在每分鐘不小于 10°C。在鑄膜液降溫至35°C后停止攪拌，保持此鑄膜液在35°C的溫度下靜置，直至鑄膜液 不含因攪拌而產(chǎn)生的氣泡為止。
[0024] 其余步驟同實(shí)施例1。
[0025] 本實(shí)施例制作出的濾膜遇純水無(wú)法被濕潤(rùn)，屬于疏水性濾膜，但遇低表面張力的 溶劑例如乙醇，即能立即被濕潤(rùn)，其乙醇?xì)馀蔹c(diǎn)為18 psi。
[0026] 實(shí)施例3 制備0. 8微米孔徑的疏水性聚偏二氟乙烯微孔濾膜。
【權(quán)利要求】
1. 一種部分結(jié)晶化有機(jī)高分子微孔濾膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： a、 將部分結(jié)晶化有機(jī)高分子材料溶解在有機(jī)溶劑中，均勻混合，攪拌溶解配制成鑄膜 液； b、 將步驟a得到的鑄膜液攪拌并漸漸升溫，形成均相溶液，當(dāng)溫度接近但不超過(guò)預(yù)設(shè) 溫度后，急速降溫至35°C，并保持此溫度不變，同時(shí)在溫度降至35°C時(shí)即停止攪拌，使用靜 置法或其他不會(huì)導(dǎo)致鑄膜液中溶劑揮發(fā)的方法排除鑄膜液中因攪拌所產(chǎn)生的氣泡； c、 利用刮刀或者擠出成型法將步驟b得到的鑄膜液，均勻平鋪在玻璃板或其他平滑載 體上，再通過(guò)空氣吹拂使鑄膜液中的有機(jī)溶劑蒸發(fā)，生成初生濾膜； d、 最后經(jīng)過(guò)水洗過(guò)程，清洗初生濾膜中所殘留的有機(jī)溶劑，再經(jīng)加熱干燥即制成微孔 濾膜。
2. 如權(quán)利要求1所述的部分結(jié)晶化有機(jī)高分子微孔濾膜的制備方法，其特征在于：鑄 膜液的原料中，按照重量比，部分結(jié)晶化有機(jī)高分子材料為ΚΓ30%，其余為有機(jī)溶劑。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的部分結(jié)晶化有機(jī)高分子微孔濾膜的制備方法，其特征在于： 所述部分結(jié)晶化有機(jī)高分子材料為聚偏二氟乙烯、聚醚醚酮的一種，或者類似上述有機(jī)高 分子功能的其他有機(jī)高分子。
4. 如權(quán)利要求1所述的部分結(jié)晶化有機(jī)高分子微孔濾膜的制備方法，其特征在于：所 述有機(jī)溶劑為丙酮、二甲基乙酰胺、乙酸甲酯、乙二醇、十氟萘的一種或者兩種以上以任意 比例的混合物，或者類似上述溶劑功能的其他有機(jī)溶劑。
5. 如權(quán)利要求1所述的部分結(jié)晶化有機(jī)高分子微孔濾膜的制備方法，其特征在于：步 驟b中，鑄膜液鑄膜液升溫的預(yù)設(shè)溫度為35~85°C。
6. 如權(quán)利要求1所述的部分結(jié)晶化有機(jī)高分子微孔濾膜的制備方法，其特征在于：步 驟b中，急速降溫至35°C的降溫速率為每分鐘不小于10°C。
7. 如權(quán)利要求1所述的部分結(jié)晶化有機(jī)高分子微孔濾膜的制備方法，其特征在于：步 驟b中，升溫速率小于每分鐘1 °C。
【文檔編號(hào)】B01D71/34GK104084058SQ201410338429
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】胡鶴濱, 劉平 申請(qǐng)人:亞美濾膜（南通）有限公司