聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚砜?熱塑性彈性體?有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜及其制備方法。本發(fā)明針對聚砜（PSF）中空纖維膜性能中存在的問題，并基于熱塑性彈性體（TPE）和有機(jī)蒙脫土（OMMT）各自的優(yōu)點，采用相轉(zhuǎn)化方法制備一種新型的PSF/TPE/OMMT共混中空纖維膜。本發(fā)明了改善了聚砜中空纖維膜的韌性，增加聚砜基中空纖維膜的應(yīng)用范圍。還使聚砜中空纖維膜保持較好的水通量和截留率的前提下，能夠改善聚砜中空纖維膜的綜合機(jī)械性能和抗污染性能。不僅能夠起到提高聚合物膜的綜合性能，同時對于PSF/TPE復(fù)合材料起到增容劑的作用，有利于PSF/TPE的互溶，形成性能更加穩(wěn)定的PSF/TPE/OMMT復(fù)合材料。
【專利說明】
聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚砜(PSF)材料具有無毒、抗壓密性好、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐熱性高及pH適應(yīng)范圍寬等優(yōu)點，現(xiàn)已成為了現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的高分子膜材料。聚砜中空纖維膜親水性和抗污染性能較差，在實際應(yīng)用中容易被污染，使膜通量下降，導(dǎo)致膜的使用壽命降低。為此，人們在膜材料中引入無機(jī)納米顆粒，如AI2O3，Ti02，S1O2，Ζ1?2及碳納米管等，以善聚砜膜的親水性、強(qiáng)度、硬度及滲透性和抗污染性等性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:提供一種聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜及其制備方法，它顯著提供了聚砜膜的親水性，并且提高了力學(xué)強(qiáng)度及硬度，滲透性及抗污染性也非常優(yōu)異，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜，按質(zhì)量份數(shù)計算，包括以15-20份聚砜、1.2-1.7份磺化聚砜、33-37份的聚乙二醇、42-48份N，N- 二甲基乙酰胺、0.5-5份有機(jī)蒙脫土及1-1 O份熱塑性彈性體TPE。
[0005]所述的聚乙二醇聚合度400-20000，磺化聚砜磺化度為15-30%;所述的熱塑性彈性體TPE為熱塑性聚氨酯彈性體，型號852S，786E，9650DV。
[0006]聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜的制備方法，按上述質(zhì)量份數(shù)取各組分，包括如下步驟:
1)分別將聚砜、磺化聚砜及有機(jī)蒙脫土在65-75°C下真空干燥12-24小時；
2)將干燥后的有機(jī)蒙脫土加入到N，N-二甲基乙酰胺中，再通過超聲方式使有機(jī)蒙脫土均勻分散在N，N- 二甲基乙酰胺中；
3)然后將干燥后磺化聚砜、聚乙二醇、熱塑性彈性體TPE和干燥后的聚砜混合，在65-75°(:的條件下，充分?jǐn)嚢?0-15h，使其形成均相的鑄膜液，并進(jìn)行真空脫泡，再通過噴絲板形成紡絲細(xì)流，經(jīng)過噴絲板和凝固浴之間的空氣間隙浸入凝固浴中，通過溶劑N，N- 二甲基乙酰胺和非溶劑水的傳質(zhì)交換而形成中空纖維膜。
[0007]所述的噴絲板與凝固浴之間的空氣間隙的長度l-5cm，空氣間隙的溫度為20-50°C，濕度<50-80%?？刂圃摽諝忾g隙的溫濕度，能夠有效的解決環(huán)境溫度與濕度對中空纖維膜結(jié)構(gòu)與性能的影響。
[0008]所述的有機(jī)蒙脫土在使用前，先將有機(jī)蒙脫土放入超臨界二氧化碳反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為40°C、反應(yīng)壓強(qiáng)多20MPa、反應(yīng)時間為2h的條件下進(jìn)行，反應(yīng)完成后，快速卸壓，反復(fù)3-5次，得到超臨界二氧化碳處理的有機(jī)蒙脫土，采用經(jīng)過超臨界二氧化碳處理的有機(jī)蒙脫土參與制備。
[0009]所述的有機(jī)蒙脫土為鈉基蒙脫土、季銨鹽改性有機(jī)蒙脫土或季鱗鹽改性有機(jī)蒙脫土。
[0010]所述的超聲方式的超聲波功率為50-300W，時間為0.5-5h。
[0011 ]所述的形成均相的鑄膜液具體是，在60-75°C溫度條件下，將熱塑性彈性體加入到有機(jī)蒙脫土均勻分散的N，N_ 二甲基乙酰胺溶液中，充分?jǐn)嚢?，然后將干燥后的聚砜和磺化聚砜通過高速混合機(jī)混合均勻，將其分成三方，按質(zhì)量比例4:3:3，分批投入到溶液中，每次間隔1.5-2.5h，同時不間斷地將聚乙二醇加入溶液，充分?jǐn)嚢?0-15h，使其形成均相的鑄膜液。
[0012]由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對聚砜(PSF)中空纖維膜性能中存在的問題，并基于熱塑性彈性體(TPE)和有機(jī)蒙脫土(OMMT)各自的優(yōu)點，采用相轉(zhuǎn)化方法制備一種新型的PSF/TPE/0MMT共混中空纖維膜。熱塑性彈性體TPE即具有熱塑性塑料的加工性能，又具有硫化橡膠的物理性能，是塑料與橡膠優(yōu)點的優(yōu)勢組合，通過共混改性的方法制備出PSF/TPE復(fù)合材料，從而改善聚砜中空纖維膜的韌性，增加聚砜基中空纖維膜的應(yīng)用范圍。同時，有機(jī)蒙脫土(OMMT)具有特殊的片層結(jié)構(gòu)，相比與其他無機(jī)納米粒子，能夠更好的存在于聚砜中空纖維膜中，使聚砜中空纖維膜保持較好的水通量和截留率的前提下，能夠改善聚砜中空纖維膜的綜合機(jī)械性能和抗污染性能。選擇OMMT作為無機(jī)納米添加劑，不僅能夠起到提高聚合物膜的綜合性能，同時對于PSF/TPE復(fù)合材料起到增容劑的作用，有利于PSF/TPE的互溶，形成性能更加穩(wěn)定的PSF/TPE/0MMT復(fù)合材料。
【具體實施方式】
[0013]以下通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的具體描述。在以下各實施例中，各組分的用量均為重量用量。有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域技術(shù)熟練人員根據(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，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0014]本發(fā)明的實施例1:聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜，按質(zhì)量份數(shù)計算，包括以18.5份聚砜、1.5份磺化聚砜、35.6份的聚乙二醇400、44.4份N，N- 二甲基乙酰胺、3份有機(jī)蒙脫土及5份熱塑性彈性體TPE。
[0015]聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜的制備方法，按上述質(zhì)量份數(shù)取各組分，有機(jī)蒙脫土在使用前，先將有機(jī)蒙脫土放入超臨界二氧化碳反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為40°C、反應(yīng)壓強(qiáng)多20MPa、反應(yīng)時間為2h的條件下進(jìn)行，反應(yīng)完成后，快速卸壓，反復(fù)4次，得到超臨界二氧化碳處理的有機(jī)蒙脫土，有機(jī)蒙脫土為鈉基蒙脫土采用經(jīng)過超臨界二氧化碳處理的有機(jī)蒙脫土參與制備；
1)分別將聚砜、磺化聚砜及有機(jī)蒙脫土在70°C下真空干燥24小時；
2)將干燥后的有機(jī)蒙脫土加入到N，N-二甲基乙酰胺中，再通過超聲方式使有機(jī)蒙脫土均勻分散在N，N- 二甲基乙酰胺中，超聲方式的超聲波功率為150W，時間為4小時；
3)然后將干燥后磺化聚砜、聚乙二醇400、熱塑性彈性體TPE和干燥后的聚砜混合，在65-75°C的條件下，充分?jǐn)嚢?0-15h，使其形成均相的鑄膜液，并進(jìn)行真空脫泡，再通過噴絲板形成紡絲細(xì)流，經(jīng)過噴絲板和凝固浴之間的空氣間隙浸入凝固浴中，噴絲板與凝固浴之間的空氣間隙的溫度為28-32°C，濕度彡20%。保證空氣間隙的溫度及濕度，排除環(huán)境的影響。控溫該空氣間隙的溫濕度，能夠有效的解決環(huán)境溫度與濕度對中空纖維膜結(jié)構(gòu)與性能的影響;凝固浴的溫度為70°C，通過溶劑N，N- 二甲基乙酰胺和非溶劑水的傳質(zhì)交換而形成中空纖維膜。
[0016]經(jīng)檢測，實施例1的產(chǎn)品的性能指標(biāo)為:內(nèi)徑600-800um，壁厚200-300um，，純水通量彡150L.m-2.h-1，對牛血清蛋白(67000)的截留率彡98%，膜絲拉伸強(qiáng)度彡4.5MPa。
[0017]本發(fā)明的實施例2:聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜，按質(zhì)量份數(shù)計算，包括以15份聚砜、1.7份磺化聚砜、33份的聚乙二醇400、48份N，N- 二甲基乙酰胺、0.5份有機(jī)蒙脫土及I份熱塑性彈性體TPE。
[0018]制備方法同實施例1。
[0019]經(jīng)檢測，實施例2的產(chǎn)品的性能指標(biāo)為:內(nèi)徑600-800um，壁厚200-300um，純水通量彡180L.m-2.h-1，對牛血清蛋白(67000)的截留率彡90%，膜絲拉伸強(qiáng)度彡4.0 MPa。
[0020]本發(fā)明的實施例3:聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜，按質(zhì)量份數(shù)計算，包括以20份聚砜、1.2份磺化聚砜、37份的聚乙二醇400、42份N，N- 二甲基乙酰胺、5份有機(jī)蒙脫土及1份熱塑性彈性體TPE。
[0021]制備方法同實施例1。
[0022]經(jīng)檢測，實施例3的產(chǎn)品的性能指標(biāo)為:內(nèi)徑600-800um，壁厚200-300um，，純水通量彡130L.m-2.h-1，對牛血清蛋白(67000)的截留率彡96%，膜絲拉伸強(qiáng)度彡5MPa。
[0023]比較例I
通過對比發(fā)明專利“一種永久親水型聚砜超濾膜的制備方法”實施例七，其固含量為20%的聚砜超濾膜的純水通量130 L.m—2.h—S牛血清蛋白截留率96%，通過添加改性后的氧化石墨烯，相同固含量條件下，采用本專利制備方法，制備的聚砜/氧化石墨烯的純水通量彡150L.πΓ2.h—1，提高了15.4%，對牛血清蛋白(67000)的截留率彡98%，性能明顯優(yōu)于對比聚砜膜。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的實施例與比較例來看，證明本發(fā)明能使聚砜中空纖維膜保持較好的水通量和截留率的前提下，能夠改善聚砜中空纖維膜的綜合機(jī)械性能和抗污染性能。
【主權(quán)項】
1.一種聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜，其特征在于:按質(zhì)量份數(shù)計算，包括以15-20份聚砜、1.2-1.7份磺化聚砜、33-37份的聚乙二醇、42-48份N，N- 二甲基乙酰胺、0.5-5份有機(jī)蒙脫土及1-1 O份熱塑性彈性體TPE。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土中空纖維膜，其特征在于:所述的聚乙二醇聚合度400-20000，磺化聚砜磺化度為15-30%;所述的熱塑性彈性體TPE為熱塑性聚氨酯彈性體，型號852S，786或9650DV。3.—種如權(quán)利要求1所述的聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜的制備方法，其特征在于:按上述質(zhì)量份數(shù)取各組分，包括如下步驟: .1)分別將聚砜、磺化聚砜及有機(jī)蒙脫土在65-75°C下真空干燥12-24小時；. 2)將干燥后的有機(jī)蒙脫土加入到N，N-二甲基乙酰胺中，再通過超聲方式使有機(jī)蒙脫土均勻分散在N，N- 二甲基乙酰胺中； . 3)然后將干燥后磺化聚砜、聚乙二醇、熱塑性彈性體TPE和干燥后的聚砜混合，在65-75°(:的條件下，充分?jǐn)嚢?0-15h，使其形成均相的鑄膜液，并進(jìn)行真空脫泡，再通過噴絲板形成紡絲細(xì)流，經(jīng)過噴絲板和凝固浴之間的空氣間隙浸入凝固浴中，通過溶劑N，N- 二甲基乙酰胺和非溶劑水的傳質(zhì)交換而形成中空纖維膜。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜的制備方法，其特征在于:所述的噴絲板與凝固浴之間的空氣間隙的長度l-5cm，空氣間隙的溫度為20-50 0C，濕度彡 50-80%。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜的制備方法，其特征在于:所述的有機(jī)蒙脫土在使用前，先將有機(jī)蒙脫土放入超臨界二氧化碳反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為40°C、反應(yīng)壓強(qiáng)多20MPa、反應(yīng)時間為2h的條件下進(jìn)行，反應(yīng)完成后，快速卸壓，反復(fù)3-5次，得到超臨界二氧化碳處理的有機(jī)蒙脫土，采用經(jīng)過超臨界二氧化碳處理的有機(jī)蒙脫土參與制備。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜的制備方法，其特征在于:所述的有機(jī)蒙脫土為鈉基蒙脫土、季銨鹽改性有機(jī)蒙脫土或季鱗鹽改性有機(jī)蒙脫土。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚砜-熱塑性彈性體-有機(jī)蒙脫土共混中空纖維膜的制備方法，其特征在于:所述的超聲方式的超聲波功率為50-300W，時間為0.5-5h。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚砜-氧化石墨烯中空纖維膜的制備方法，其特征在于:所述的形成均相的鑄膜液具體是，在60-75°C溫度條件下，將熱塑性彈性體加入到有機(jī)蒙脫土均勻分散的N，N- 二甲基乙酰胺溶液中，充分?jǐn)嚢?，然后將干燥后的聚砜和磺化聚砜通過高速混合機(jī)混合均勻，將其分成三方，按質(zhì)量比例4:3: 3，分批投入到溶液中，每次間隔1.5-2.5h，同時不間斷地將聚乙二醇加入溶液，充分?jǐn)嚢?0-15h，使其形成均相的鑄膜液。
【文檔編號】B01D69/08GK106000133SQ201610469323
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月25日
【發(fā)明人】姚勇, 張敏敏, 秦舒浩, 張凱舟, 楊敬葵, 謝高藝, 邵慧菊, 靳進(jìn)波
【申請人】貴州省材料技術(shù)創(chuàng)新基地