專利名稱：熱致相分離工藝制備聚偏氟乙烯平板微孔膜的方法
技術領域：
本發明涉及一種熱致相分離工藝制備聚偏氟乙烯(PVDF)平板微孔膜的方法。屬于聚偏氟乙烯平板微孔膜制備技術。
背景技術：
膜分離技術以其高效、節能、無污染等特點日益受到關注，并已成為替代傳統分離方法有效技術。微孔膜是目前應用最普遍、總銷售額最大的分離膜，廣泛用于食品、醫藥、飲用水、城市污水處理等方面。目前絕大多數微孔膜是以非溶劑致相轉化法制備。此法制得的微孔膜孔徑分布寬且強度較差。熱致相分離法(TIPS)是上世紀80年代興起的制備微孔膜的新方法，TIPS法不僅適用于常規聚合物，也適用于常溫下溶解性差、甚至由于高度結晶而不溶解的聚合物，因此TIPS法的適用范圍更為廣泛；在膜成型過程中需要控制的參數少，過程更容易實現穩定和連續；同時TIPS法所形成的膜結構形態多樣化，更容易滿足實際應用的需要。目前以TIPS法制膜所用的膜材料集中于聚丙烯和聚乙烯，但聚丙烯低溫脆性大、耐候性差；聚乙烯則耐氧化性和耐紫外線性差，因此這兩種材料制得的膜在實際應用中受到一定的限制。
聚偏氟乙烯(PVDF)具有突出的耐溶劑、耐酸堿、耐氧化、耐候等特性，而且它也具有優異的耐熱性和韌性，是被公認的優異的膜材料。本發明以熱致相分離法制備PVDF平板微孔膜，將PVDF材料本身的特點與TIPS法的優點相結合，以制備具有優異化學穩定性，孔徑分布窄且結構多樣、適應性強的微孔膜，更好地滿足實際需要。
發明內容
本發明的目的在于提供一種熱致相分離工藝制備聚偏氟乙烯平板微孔膜的方法。
本發明的特征在于1、該方法依次含有以下步驟步驟1.把重均分子量為180000的聚偏氟乙烯與稀釋劑加入高溫反應器，所述聚偏氟乙烯的質量百分含量為25％～35％，稀釋劑的質量百分含量為65％～75％，將聚偏氟乙烯和稀釋劑混合后加熱至110℃～140℃，充分攪拌，待溶液呈均相溶液，停止加熱，脫泡30s～60s，靜置，制得鑄膜液；步驟2.將模具在110℃～140℃的常壓烘箱中預熱1h-1.5h；步驟3.將鑄膜液倒入模具壓延成型后再放入烘箱內，在110℃～140℃下保持20min～25min；步驟4.將模具取出立即置于冷卻環境中冷卻2～8小時，使聚合物結晶固化成膜；步驟5.將形成的膜片從模具中取出，放入萃取劑浸泡中2～4天，以萃取膜片中的稀釋劑。
2、所述冷卻環境為冰水、冰箱或室溫中的任何一種環境。
3、所述稀釋劑為丙二醇碳酸酯、γ-丁內酯中的任何一種。
4、所述萃取劑為無水乙醇。
本發明對制得的聚偏氟乙烯平板微孔膜的純水通量、平均孔徑及孔徑分布進行了測定。
水通量的測定是先將膜在0.15MPa下預壓30min，然后在0.1MPa、25℃下使用去離子水測試水通量。
平均孔徑及孔徑分布是將膜在常溫下真空烘箱中放置12h，再以壓汞法測定。
采用本發明制備的聚偏氟乙烯平板微孔膜，孔徑分布窄(表層孔徑分布為0.01～0.2μm)且結構多樣，適應性強；同時制備工藝簡單，容易實現。
圖1是用掃描電子顯微鏡(SEM)從實施例1中的PVDF平板微孔膜觀測到的斷面微觀結構。
圖2是用掃描電子顯微鏡(SEM)從實施例4中的PVDF平板微孔膜觀測到的斷面微觀結構。
具體實施例方式
下面以實施例的方式進一步描述本發明，但是這些實施例不是對本發明范圍的限制。
實施例1(1)將PVDF(Mw為180000)與γ-丁內酯加入高溫反應器，其中PVDF的質量百分含量為25％，稀釋劑的質量百分含量為75％，將混合體系加熱至110℃，充分攪拌，待溶液呈均相溶液，停止加熱，脫泡30s，靜置，制得鑄膜液；(2)將模具在110℃的常壓烘箱中預熱1h；(3)將鑄膜液倒入模具壓延成型后再放入烘箱中，在110℃的溫度下保持20min；(4)將模具取出立即置于冰水中2小時，以冷卻鑄膜液，使聚合物結晶固化成膜；(5)將形成的膜片從模具中取出，放入萃取劑浸泡中2天，以萃取膜片中的稀釋劑。
制得的膜厚度為300μm，水通量為11kg/m2.h，平均孔徑為0.0214μm，孔隙率為40％。
實施例2(1)將PVDF(Mw為180000)與γ-丁內酯加入高溫反應器，其中PVDF的質量百分含量為35％，稀釋劑的質量百分含量為65％，將混合體系加熱至120℃，充分攪拌，待溶液呈均相溶液，停止加熱，脫泡60s，靜置，制得鑄膜液；(2)將模具在120℃的常壓烘箱中預熱1.2h；(3)將鑄膜液倒入模具壓延成型后再放入烘箱中，在120℃的溫度下保持20min；(4)將模具取出立即置于冰水中2小時，以冷卻鑄膜液，使聚合物結晶固化成膜；(5)將形成的膜片從模具中取出，放入萃取劑浸泡中3天，以萃取膜片中的稀釋劑。
制得的膜厚度為310μm，水通量為7kg/m2.h，平均孔徑為0.0245μm，孔隙率為37.49％。
實施例3(1)將PVDF(Mw為180000)與γ-丁內酯加入高溫反應器，其中PVDF的質量百分含量為35％，稀釋劑的質量百分含量為65％，將混合體系加熱至120℃，充分攪拌，待溶液呈均相溶液，停止加熱，脫泡60s，靜置，制得鑄膜液；(2)將模具在120℃的常壓烘箱中預熱1.2h；(3)將鑄膜液倒入模具壓延成型后再放入烘箱中，在120℃的溫度下保持20min；(4)將模具取出立即置于室溫中8小時，以冷卻鑄膜液，使聚合物結晶固化成膜；(5)將形成的膜片從模具中取出，放入萃取劑浸泡中3天，以萃取膜片中的稀釋劑。
制得的膜厚度為400μm，平均孔徑為0.0627μm，孔隙率為59.30％。
實施例4(1)將PVDF(Mw為180000)與γ-丁內酯加入高溫反應器，其中PVDF的質量百分含量為35％，稀釋劑的質量百分含量為65％，將混合體系加熱至120℃，充分攪拌，待溶液呈均相溶液，停止加熱，脫泡60s，靜置，制得鑄膜液；(2)將模具在120℃的常壓烘箱中預熱1.2h；(3)將鑄膜液倒入模具壓延成型后再放入烘箱中，在120℃的溫度下保持20min；(4)將模具取出立即置于冰箱中4小時，以冷卻鑄膜液，使聚合物結晶固化成膜；(5)將形成的膜片從模具中取出，放入萃取劑浸泡中3天，以萃取膜片中的稀釋劑。
制得的膜厚度為410μm，水通量為10kg/m2.h，平均孔徑為0.0624μm，孔隙率為60.85％。
實施例5(1)將PVDF(Mw為180000)與丙二醇碳酸酯加入高溫反應器，其中PVDF的質量百分含量為25％，稀釋劑的質量百分含量為75％，將混合體系加熱至120℃，充分攪拌，待溶液呈均相溶液，停止加熱，脫泡40s，靜置，制得鑄膜液；下混合溶解成為均相溶液(2)將模具在120℃的常壓烘箱中預熱1h；(3)將鑄膜液倒入模具壓延成型后再放入烘箱中，在120℃的溫度下保持20min；(4)將模具取出立即置于冰水中2小時，以冷卻鑄膜液，使聚合物結晶固化成膜；(5)將形成的膜片從模具中取出，放入萃取劑浸泡中4天，以萃取膜片中的稀釋劑。
制得的膜厚度為350μm，水通量為6.7kg/m2.h，平均孔徑為0.0212μm，孔隙率為42.84％。
實施例6(1)將PVDF(Mw為180000)與丙二醇碳酸酯加入高溫反應器，其中PVDF的質量百分含量為35％，稀釋劑的質量百分含量為65％，將混合體系加熱至140℃，充分攪拌，待溶液呈均相溶液，停止加熱，靜置脫泡60s，制得鑄膜液；下混合溶解成為均相溶液(2)將模具在140℃的常壓烘箱中預熱1.5h；(3)將鑄膜液倒入模具壓延成型后再放入烘箱中，在140℃的溫度下保持25min；(4)將模具取出立即置于冰水中2小時，以冷卻鑄膜液，使聚合物結晶固化成膜；(5)將形成的膜片從模具中取出，放入萃取劑浸泡中4天，以萃取膜片中的稀釋劑。
制得的膜厚度為350μm，水通量為1kg/m2.h，平均孔徑為0.0227μm，孔隙率為33.89％。
實施例7(1)將PVDF(Mw為180000)與稀釋劑加入高溫反應器，其中PVDF的質量百分含量為35％，稀釋劑的質量百分含量為65％，將混合體系加熱至140℃，充分攪拌，待溶液呈均相溶液，停止加熱，靜置脫泡60s，制得鑄膜液；下混合溶解成為均相溶液(2)將模具在140℃的常壓烘箱中預熱1.5h；(3)將鑄膜液倒入模具壓延成型后再放入烘箱中，在140℃的溫度下保持20min；(4)將模具取出立即置于室溫環境8小時，以冷卻鑄膜液，使聚合物結晶固化成膜；(5)將形成的膜片從模具中取出，放入萃取劑浸泡中4天，以萃取膜片中的稀釋劑。
制得的膜厚度為390μm，平均孔徑為0.0279μm，孔隙率為33.17％。
權利要求
1.熱致相分離工藝制備聚偏氟乙烯平板微孔膜的方法，其特征在于，該方法依次含有以下步驟步驟1.把重均分子量為180000的聚偏氟乙烯與稀釋劑加入高溫反應器，所述聚偏氟乙烯的質量百分含量為25％～35％，稀釋劑的質量百分含量為65％～75％，將聚偏氟乙烯和稀釋劑混合后加熱至110℃～140℃，充分攪拌，待溶液呈均相溶液，停止加熱，脫泡30s～60s，靜置，制得鑄膜液；步驟2.把模具在110℃～140℃的常壓烘箱中預熱1h-1.5h；步驟3.把鑄膜液倒入模具壓延成型后再放入烘箱內，在110℃～140℃下保持20min～25min；步驟4.把模具取出立即置于冷卻環境中冷卻2～8小時，使聚合物結晶固化成膜；步驟5.把形成的膜片從模具中取出，放入萃取劑浸泡中2～4天，以萃取膜片中的稀釋劑。
2.根據權利要求1所述的熱致相分離工藝制備聚偏氟乙烯平板微孔膜的方法，其特征在于所述冷卻環境為冰水、冰箱或室溫中的任何一種環境。
3.根據權利要求1所述的熱致相分離工藝制備聚偏氟乙烯平板微孔膜的方法，其特征在于所述稀釋劑為丙二醇碳酸酯、γ-丁內酯中的任何一種。
4.根據權利要求1所述的熱致相分離工藝制備聚偏氟乙烯平板微孔膜的方法，其特征在于所述萃取劑為無水乙醇。
全文摘要
本發明公開了熱致相分離工藝制備聚偏氟乙烯(PVDF)平板微孔膜的方法，步驟如下將PVDF與稀釋劑加入高溫反應器，其中聚偏氟乙烯的質量百分含量為25％～35％，稀釋劑的質量百分含量為65％～75％，將兩者混合加熱并充分攪拌，待聚合物完全溶解成均相溶液后，停止加熱，脫泡，靜置，制得鑄膜液；將模具預熱；將鑄膜液倒入模具壓延成型后立即置于冷卻環境中降溫冷卻，使聚合物結晶固化成膜；將形成的膜片從模具中取出，放入萃取劑中萃取稀釋劑，即得聚偏氟乙烯平板微孔膜。采用本發明制備的聚偏氟乙烯平板微孔膜，孔徑分布窄且結構多樣，適應性強，同時制備工藝簡單，容易實現。
文檔編號B01D69/00GK1748844SQ20051008633
公開日2006年3月22日 申請日期2005年9月2日 優先權日2005年9月2日
發明者陳翠仙, 蘇儀 申請人:清華大學