專利名稱：熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，涉及一種聚丙烯微孔膜的制備方法。
背景技術(shù)：
膜過程是近幾年新興的一種多學(xué)科交叉的高新技術(shù)。膜科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與各學(xué)科的發(fā)展相輔相成。膜過程中的膜材料涉及高分子化學(xué)和無機(jī)化學(xué)，膜材料的研制是膜過程的關(guān)鍵技術(shù)。
反滲透、納濾、超濾、微濾均屬于壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離技術(shù)。從目前應(yīng)用看，以微濾的應(yīng)用面最廣。微孔濾膜的過濾技術(shù)，使過濾從一般只具有比較粗糙的相對性質(zhì)，過渡到精密的絕對性質(zhì)，由于其應(yīng)用的廣泛性，對微濾膜及濾器的要求也越來越高。美國、英國、德國、日本等國都形成的自己獨(dú)立的生產(chǎn)微濾膜器的工業(yè)，并且頗具規(guī)模。近十幾年來，我國在微濾膜器的生產(chǎn)也有了長足的進(jìn)步，但微濾膜研制開發(fā)仍具有較大的空間。
從疏水微孔濾膜的膜材料看，主要有有機(jī)含氟材料，如聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)以及聚烯烴中的聚丙烯(PP)。膜材料以聚丙烯最為便宜、成本低，并且具有很好的疏水性和化學(xué)穩(wěn)定性，可耐酸、堿和各種有機(jī)溶劑，研究開發(fā)及應(yīng)用前景看好。
目前商品化的聚丙烯微孔濾膜主要有兩種聚丙烯拉伸式微孔膜和聚丙烯纖維式深層過濾膜。該兩種成膜方法的缺點(diǎn)是膜孔徑分布寬。從目前各研究報(bào)導(dǎo)中以溶劑致相分離形成的聚丙烯微孔濾膜的研究成果看，仍舊存在孔徑分布寬及膜過濾通量低的缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下一種熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，由如下步驟組成(1)在耐高溫容器中加入質(zhì)量百分比為20-40％的熔融指數(shù)為4-17g/10min的聚丙烯顆粒、質(zhì)量百分比為58.5-78.5％的稀釋劑和質(zhì)量百分比為0.1-1.5％的助劑，加熱至170-200℃，充分?jǐn)嚢?，充氮?dú)猓芤撼示幌?，停止加熱，靜置脫泡15-30分鐘，制成鑄膜液；(2)將刮刀、刮板及取樣器放于60-150℃的刮膜室內(nèi)預(yù)熱0.5-1小時(shí)；(3)將鑄膜液倒至溫度在190-230℃的刮板上，于刮膜室內(nèi)用刮刀迅速刮取厚度為400-600微米的薄膜；(4)將帶有薄膜的刮板放入0-50℃的自來水中萃冷0.5-10分鐘；(5)取下刮板上的薄膜，放入萃取裝置膜池中，用萃取劑在0.05-0.5Mpa的壓力下萃取，即制成聚丙烯平板微孔膜；
(6)壓制聚丙烯平板微孔膜。
在步驟(1)中，聚丙烯顆粒的質(zhì)量百分比以25-30％為宜，最好是27％，聚丙烯顆粒的熔融指數(shù)以8-16g/10min為宜，最好是16g/10min，稀釋劑的質(zhì)量百分比以69.5-74.5％為宜，最好是72.5％，助劑的質(zhì)量百分比以0.4-0.5％為宜，最好選0.5％，加熱溫度以170-190℃為宜，靜置脫泡時(shí)間以15-20分鐘為宜；在步驟(2)中，將刮刀、刮板及取樣器在刮膜室內(nèi)的預(yù)熱溫度選80-120℃為宜；在步驟(3)中，將鑄膜液倒至的刮板的溫度以190-210℃為宜，最好選190℃；在步驟(4)中，自來水的溫度以20-30℃為宜，最好選20℃，萃冷時(shí)間以0.5-1分鐘為宜；在步驟(5)中，萃取壓力以0.1-0.2Mpa為宜。
所述稀釋劑為植物油或脂類。
所述植物油為大豆油或花生油或色拉油或蓖麻油，最好選用大豆油。
所述脂類為苯甲酸甲酯或苯甲酸乙酯。
所述助劑為苯甲酸或苯甲酸鈉或己二酸。
所述萃取劑為無水乙醇或石油醚或正己烷或汽油或氟里昂。
采用本發(fā)明所制備的聚丙烯平板微孔濾膜，克服了目前聚丙烯微孔濾膜的不足，具有孔徑分布窄(0.05-0.5微米)、孔隙率高，通過實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明所制備的聚丙烯平板微孔濾膜疏水性能及化學(xué)穩(wěn)定性好，應(yīng)用前景廣闊。
圖1為本發(fā)明所制備的聚丙烯平板微孔膜TGA分析圖；圖2為本發(fā)明所制備的聚丙烯平板微孔膜放大500倍斷面結(jié)構(gòu)；圖3為本發(fā)明所制備的聚丙烯平板微孔膜放大5000倍斷面結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明實(shí)施例1一種熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，由如下步驟組成(1)在耐高溫容器中加入27g，熔融指數(shù)為16g/10min的聚丙烯顆粒、72.5g的大豆油和0.5g的苯甲酸，加熱至180℃，充分?jǐn)嚢瑁涞獨(dú)?，待溶液呈均一相，停止加熱，靜置脫泡20分鐘，制成鑄膜液；(2)將刮刀、刮板及取樣器放于100℃的刮膜室內(nèi)預(yù)熱0.5小時(shí)；(3)將鑄膜液倒至溫度在190℃的刮板上，于刮膜室內(nèi)用刮刀迅速刮取厚度為500微米的薄膜；(4)將帶有薄膜的刮板放入20℃的自來水中萃冷1分鐘；(5)取下刮板上的薄膜，放入萃取裝置膜池中，用萃取劑無水乙醇在0.1Mpa的壓力下萃取，即制成聚丙烯平板微孔膜；(6)壓制聚丙烯平板微孔膜。
實(shí)施例2用壓汞法表征實(shí)施例1所制備的聚丙烯平板微孔膜的性能參數(shù)如下
(1)、膜的孔徑分布0.05-0.5微米，膜的平均孔徑為0.1微米；(2)、膜的孔隙率為60-70％；(3)、膜的彎曲因子為1.4；(4)、膜的比表面為70-90m2/g；(5)、膜的比孔容為1.5-2ml/g。
實(shí)施例3用材料機(jī)械強(qiáng)度測試儀測得實(shí)施例1所制備的聚丙烯平板微孔膜的機(jī)械性能參數(shù)如下(1)、膜的最大拉伸強(qiáng)度為2-5Mpa；(2)、膜的伸長率為4-8％。
實(shí)施例4用熱重分析儀(TGA)表征實(shí)施例1所制備的聚丙烯平板微孔膜的熱分解溫度為350-400℃。如圖1所示。
在圖1中，橫坐標(biāo)表示溫度，縱坐標(biāo)表示聚丙烯平板微孔膜樣品質(zhì)量。
實(shí)施例5用掃描電子顯微鏡(SEM)表征實(shí)施例1所制備的聚丙烯平板微孔膜的微觀結(jié)構(gòu)，如圖2、圖3所示。
實(shí)施例6實(shí)施例1制備的聚丙烯平板微孔膜可成功應(yīng)用于膜蒸餾、膜吸收、膜萃取及控制釋放等新型膜分離過程。
效果驗(yàn)證將實(shí)施例1制備的聚丙烯平板微孔膜用于純水通量測試(結(jié)果如表1所示)以及純水、濃度為0.5mol/L氯化鈉水溶液及天津市渤海灣預(yù)處理海水的真空膜蒸餾(VMD)過程(結(jié)果如表2所示)。氯化鈉水溶液及天津市渤海灣預(yù)處理海水的VMD過程產(chǎn)品水脫鹽率均達(dá)99.9％以上。
表1 純水通量測試結(jié)果
表2 真空膜蒸餾(VMD)過程測試結(jié)果膜后真空度0.08MPa
實(shí)施例7一種熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，由如下步驟組成(1)在耐高溫容器中加入25g，熔融指數(shù)為8g/10min的聚丙烯顆粒、74.5g的花生油和0.5g的苯甲酸鈉，加熱至190℃，充分?jǐn)嚢?，充氮?dú)猓芤撼示幌?，停止加熱，靜置脫泡15分鐘，制成鑄膜液；(2)將刮刀、刮板及取樣器放于120℃的刮膜室內(nèi)預(yù)熱1小時(shí)；(3)將鑄膜液倒至溫度在210℃的刮板上，于刮膜室內(nèi)用刮刀迅速刮取厚度為400微米的薄膜；(4)將帶有薄膜的刮板放入30℃的自來水中萃冷0.5分鐘；(5)取下刮板上的薄膜，放入萃取裝置膜池中，用萃取劑石油醚在0.2Mpa的壓力下萃取，即制成聚丙烯平板微孔膜；(6)壓制聚丙烯平板微孔膜。
實(shí)施例8一種熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，由如下步驟組成(1)在耐高溫容器中加入30g，熔融指數(shù)為4g/10min的聚丙烯顆粒、69.9g的色拉油和0.1g的己二酸，加熱至170℃，充分?jǐn)嚢?，充氮?dú)?，待溶液呈均一相，停止加熱，靜置脫泡30分鐘，制成鑄膜液；(2)將刮刀、刮板及取樣器放于150℃的刮膜室內(nèi)預(yù)熱1小時(shí)；(3)將鑄膜液倒至溫度在230℃的刮板上，于刮膜室內(nèi)用刮刀迅速刮取厚度為600微米的薄膜；(4)將帶有薄膜的刮板放入0℃的自來水中萃冷10分鐘；(5)取下刮板上的薄膜，放入萃取裝置膜池中，用萃取劑正己烷在0.5Mpa的壓力下萃取，即制成聚丙烯平板微孔膜；(6)壓制聚丙烯平板微孔膜。
實(shí)施例9一種熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，由如下步驟組成(1)在耐高溫容器中加入20g，熔融指數(shù)為4g/10min的聚丙烯顆粒、78.5g的蓖麻油和1.5g的苯甲酸，加熱至200℃，充分?jǐn)嚢?，充氮?dú)猓芤撼示幌?，停止加熱，靜置脫泡20分鐘，制成鑄膜液；(2)將刮刀、刮板及取樣器放于60℃的刮膜室內(nèi)預(yù)熱1小時(shí)；(3)將鑄膜液倒至溫度在190℃的刮板上，于刮膜室內(nèi)用刮刀迅速刮取厚度為500微米的薄膜；(4)將帶有薄膜的刮板放入50℃的自來水中萃冷10分鐘；(5)取下刮板上的薄膜，放入萃取裝置膜池中，用萃取劑汽油在0.05Mpa的壓力下萃取，即制成聚丙烯平板微孔膜；(6)壓制聚丙烯平板微孔膜。
實(shí)施例10一種熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，由如下步驟組成(1)在耐高溫容器中加入40g，熔融指數(shù)為16g/10min的聚丙烯顆粒、58.5g的苯甲酸甲酯和1.5g的苯甲酸，加熱至200℃，充分?jǐn)嚢?，充氮?dú)?，待溶液呈均一相，停止加熱，靜置脫泡20分鐘，制成鑄膜液；(2)將刮刀、刮板及取樣器放于80℃的刮膜室內(nèi)預(yù)熱0.5小時(shí)；(3)將鑄膜液倒至溫度在190℃的刮板上，于刮膜室內(nèi)用刮刀迅速刮取厚度為500微米的薄膜；(4)將帶有薄膜的刮板放入20℃的自來水中萃冷1分鐘；(5)取下刮板上的薄膜，放入萃取裝置膜池中，用萃取劑氟里昂在0.1Mpa的壓力下萃取，即制成聚丙烯平板微孔膜；(6)壓制聚丙烯平板微孔膜。
實(shí)施例11一種熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，由如下步驟組成(1)在耐高溫容器中加入30.1g，熔融指數(shù)為16g/10min的聚丙烯顆粒、69.5g的苯甲酸乙酯和0.4g的苯甲酸，加熱至180℃，充分?jǐn)嚢瑁涞獨(dú)?，待溶液呈均一相，停止加熱，靜置脫泡20分鐘，制成鑄膜液；(2)將刮刀、刮板及取樣器放于100℃的刮膜室內(nèi)預(yù)熱0.5小時(shí)；(3)將鑄膜液倒至溫度在190℃的刮板上，于刮膜室內(nèi)用刮刀迅速刮取厚度為500微米的薄膜；(4)將帶有薄膜的刮板放入20℃的自來水中萃冷1分鐘；(5)取下刮板上的薄膜，放入萃取裝置膜池中，用萃取劑無水乙醇在0.1Mpa的壓力下萃取，即制成聚丙烯平板微孔膜；(6)壓制聚丙烯平板微孔膜。
權(quán)利要求
1.熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，其特征是由如下步驟組成(1)在耐高溫容器中加入質(zhì)量百分比為20-40％的熔融指數(shù)為4-17g/10min的聚丙烯顆粒、質(zhì)量百分比為58.5-78.5％的稀釋劑和質(zhì)量百分比為0.1-1.5％的助劑，加熱至170-200℃，充分?jǐn)嚢?，充氮?dú)猓芤撼示幌?，停止加熱，靜置脫泡15-30分鐘，制成鑄膜液；(2)將刮刀、刮板及取樣器放于60-150℃的刮膜室內(nèi)預(yù)熱0.5-1小時(shí)；(3)將鑄膜液倒至溫度在190-230℃的刮板上，于刮膜室內(nèi)用刮刀迅速刮取厚度為400-600微米的薄膜；(4)將帶有薄膜的刮板放入0-50℃的自來水中萃冷0.5-10分鐘；(5)取下刮板上的薄膜，放入萃取裝置膜池中，用萃取劑在0.05-0.5Mpa的壓力下萃取，即制成聚丙烯平板微孔膜；(6)壓制聚丙烯平板微孔膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，其特征是所述步驟(1)中，聚丙烯顆粒的質(zhì)量百分比為25-30％，聚丙烯顆粒的熔融指數(shù)為8-16g/10min，稀釋劑的質(zhì)量百分比為69.5-74.5％，助劑的質(zhì)量百分比為0.4-0.5％，加熱溫度為170-190℃，靜置脫泡時(shí)間為15-20分鐘；所述步驟(2)中，所述將刮刀、刮板及取樣器在刮膜室內(nèi)的預(yù)熱溫度為80-120℃；所述步驟(3)中，將鑄膜液倒至的刮板的溫度為190-210℃；在步驟(4)中，自來水的溫度為20-30℃，萃冷時(shí)間為0.5-1分鐘；在所述步驟(5)中，萃取壓力為0.1-0.2Mpa。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，其特征是所述步驟(1)中聚丙烯顆粒的質(zhì)量百分比為27％，稀釋劑的質(zhì)量百分比為72.5％，助劑的質(zhì)量百分比為0.5％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，其特征是所述步驟(3)中，將鑄膜液倒至的刮板的溫度為190℃，所述所述步驟(4)中，自來水的溫度為20℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，其特征是所述稀釋劑為植物油或脂類。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，其特征是所述植物油為大豆油或花生油或色拉油或蓖麻油。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，其特征是所述植物油為大豆油。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，其特征是所述脂類為苯甲酸甲酯或苯甲酸乙酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，其特征是所述助劑為苯甲酸或苯甲酸鈉或己二酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，其特征是所述萃取劑為無水乙醇或石油醚或正己烷或汽油或氟里昂。
全文摘要
本發(fā)明公開了熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，由如下步驟組成在耐高溫容器中加入質(zhì)量百分比為20－40％的聚丙烯顆粒、58.5－78.5％的稀釋劑和0.1－1.5％的助劑，加熱，充分?jǐn)嚢瑁涞獨(dú)?，待溶液呈均一相，停止加熱，靜置脫泡，制成鑄膜液；將刮刀、刮板及取樣器預(yù)熱；將鑄膜液倒至刮板上，于刮膜室內(nèi)用刮刀迅速刮取厚度為400－600微米的薄膜；將帶有薄膜的刮板放入自來水中萃冷；取下刮板上的薄膜，放入萃取裝置膜池中，用萃取劑萃取，即制成聚丙烯平板微孔膜，壓制聚丙烯平板微孔膜，采用本發(fā)明所制備的聚丙烯平板微孔濾膜，具有孔徑分布窄、孔隙率高，疏水性能及化學(xué)穩(wěn)定性好，應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號(hào)B01D71/26GK1597073SQ20041002024
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月6日
發(fā)明者唐娜, 劉家祺, 李俊臺(tái), 馬敬環(huán) 申請人:天津科技大學(xué)