部分結晶化有機高分子微孔濾膜的制備方法
【專利摘要】一種部分結晶化有機高分子微孔濾膜的制備方法，包括以下步驟：a、將部分結晶化有機高分子材料溶解在有機溶劑中，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，當溫度接近但不超過預設溫度后，急速降溫至35℃，并保持此溫度不變，同時在溫度降至35℃時即停止攪拌，使用靜置法或其他不會導致鑄膜液中溶劑揮發的方法排除鑄膜液中因攪拌所產生的氣泡；c、利用刮刀或者擠出成型法涂膜，再通過空氣吹拂，生成初生濾膜；d、最后經過水洗過程，清洗初生濾膜中所殘留的有機溶劑，再經加熱干燥即制成微孔濾膜。本發明使用相同的鑄膜液，經升溫/降溫的方法來制備不同孔徑的微孔濾膜，可以簡化制造工藝。
【專利說明】部分結晶化有機高分子微孔濾膜的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于膜科學【技術領域】，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】
[0002] 微孔濾膜是利用高分子化學材料、有機溶劑、致孔劑、添加劑等混合，經特殊處 理后涂抹在支撐載體上制作而成。在膜分離技術應用中，微孔濾膜是應用范圍最廣的一種 膜品種，使用簡單、快捷、被廣泛應用于科研、食品檢測、化工、納米技術、能源和環保等眾多 領域。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，具有無毒衛生，是一種多孔性的薄膜過濾材料，孔徑分布比較均勻穿透性的微孔， 微孔率高達80%的絕對孔徑，主要用于水系溶液的過濾。
[0003] 制造微孔濾膜的方法很多，其中一種方法是使用相轉化法，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，注入沉淀劑或經由鑄膜液中的有機 溶劑蒸發使得鑄膜液中濾膜主材料的濃度漸漸提高，直至達到其過飽和而沉淀。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量與種類來決定的。因此，不同孔徑 的成品膜需要用不同配方的鑄膜液，這就導致了制備不同孔徑的微孔濾膜時存在工藝繁瑣 的問題。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種部分結晶化有機高分子微孔濾膜的制備方法，以解決現 有技術中所存在的不同孔徑成品膜，需要用不同配方的鑄膜液，導致制備不同孔徑的微孔 濾膜時存在工藝繁瑣的問題。
[0005] 為實現上述目的，本發明采用以下技術方案： 一種部分結晶化有機高分子微孔濾膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： a、 將部分結晶化有機高分子材料溶解在有機溶劑中，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，當溫度接近但不超過預設 溫度后，急速降溫至35°C，并保持此溫度不變，同時在溫度降至35°C時即停止攪拌，使用靜 置法或其他不會導致鑄膜液中溶劑揮發的方法排除鑄膜液中因攪拌所產生的氣泡； 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，再通過空氣吹拂使鑄膜液中的有機溶劑蒸發，生成初生濾膜； d、 最后經過水洗過程，清洗初生濾膜中所殘留的有機溶劑，再經加熱干燥即制成微孔 濾膜。
[0006] 鑄膜液的原料中，按照重量比，部分結晶化有機高分子材料為ΚΓ30%，其余為有機 溶劑。
[0007] 優選的，所述部分結晶化有機高分子材料為聚偏二氟乙烯、聚醚醚酮的一種，或者 類似上述有機高分子功能的其他有機高分子。
[0008] 優選的，所述有機溶劑為丙酮、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溶劑。
[0009] 步驟b中，鑄膜液升溫的預設溫度為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] 本發明的有益效果是：利用部分結晶化有機高分子材料，會受到溫度影響而改變 結晶度。把鑄膜液配置成均相溶液后，急速升溫。當達到預定溫度后，再急速降溫。利用升 溫的高低與降溫的速率來控制成品膜的孔徑。
[0012] 此法的優點是不似傳統的利用相轉化法制備的微孔濾膜，需要用不同配方的鑄膜 液來制備不同孔徑的成品膜。此法是使用相同的鑄膜液，經升溫/降溫的方法來制備不同 孔徑的微孔濾膜，可以簡化制造工藝的流程。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合【具體實施方式】對本發明做進一步說明。
[0014] 一種部分結晶化有機高分子微孔濾膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： a、 將部分結晶化有機高分子材料溶解在有機溶劑中，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，部分結晶化有機高分子材料為ΚΓ30%，其余為有機溶 劑； 部分結晶化有機高分子材料為聚偏二氟乙烯、聚醚醚酮的一種，或者類似上述有機高 分子功能的其他有機高分子； 有機溶劑為丙酮、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，當溫度接近但不超過 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，同時在 溫度降至35°C時即停止攪拌，使用靜置法或其他不會導致鑄膜液中溶劑揮發的方法排除鑄 膜液中因攪拌所產生的氣泡； 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，再通過空氣吹拂使鑄膜液中的有機溶劑蒸發，生成初生濾膜； d、 最后經過水洗過程，清洗初生濾膜中所殘留的有機溶劑，再經加熱干燥即制成微孔 濾膜。
[0015] 術語定義： 汽泡點：汽泡點測試是測量微孔濾膜孔徑的一種常用簡易方式。測試時先把濾膜用適 當的液體充分潤濕。如濾膜是親水性則常用純水潤濕，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濕。濾膜潤濕后，使用高 壓空氣把空氣擠入濾膜中已被潤濕液阻塞的孔隙中。當空氣壓力達到某一數值時，在孔隙 中的潤濕液會立刻被擠掉。此時能夠把液體擠排掉的最小壓力即為此濾膜的汽泡點。原理 上，濾膜孔徑越大，相對應的汽泡點愈低。在微孔濾膜界中經常使用泡點以界定濾膜的孔徑 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，所通過定量純水 所需要的時間。基本上，濾膜水流量愈高，所通過定量純水所需時間愈少，其顯示的濾膜開 孔率愈大，此術語亦為濾膜界所常用。
[0017] 疏水性：指的是一個物質(疏水物）與水互相排斥的物理性質。疏水性物質偏向于 非極性，因此較會與中性和非極性溶液(如有機溶劑）親和。疏水性物質在水里通常會聚成 一團，而水在疏水性物質的表面時則會形成一個很大的接觸角而成水滴狀。
[0018] 部分結晶化有機高分子：不具有大側基、旁枝或交聯的聚合物，熔融的結晶性塑料 黏滯性低，容易流動。當冷卻到熔點以下時，分子形成規則的晶體結構，使其流動性變差。隨 著溫度繼續降低，其結晶度增加，強度也增加，透明度澤降低。結晶程序停止于玻璃轉移溫 度。由于在正常的加工程序很難獲得100%結晶，結晶性塑料通常呈現半結晶，它同時具有 結晶與不定形兩種相態，其結晶度則決定于聚合物的化學結構和成形條件。半結晶性塑料 就像冰塊一樣具有明確的熔點，玻璃轉移溫度則不明顯，通常低于是溫，抗化學性及耐熱性 佳、潤滑性良好、吸濕性低、收縮率高。
[0019] 實施例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、乙二醇按照質量比30:35:10:20:5 的比例在常溫下共混并攪拌。當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，再通過空氣吹拂使鑄膜液中的高揮發度溶劑蒸發，生成初生濾膜。半固 態初生濾膜經過純水清洗以排除初生濾膜中所含的殘留溶劑，再經熱風干燥即制成成品濾 膜。
[0022] 本實施例制作出的濾膜遇純水無法被濕潤，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，其乙醇氣泡點為45 psi。
[0023] 實施例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、乙二醇按照質量比24:30:12:30:4的 比例在常溫下共混并攪拌。當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 不含因攪拌而產生的氣泡為止。
[0024] 其余步驟同實施例1。
[0025] 本實施例制作出的濾膜遇純水無法被濕潤，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，其乙醇氣泡點為18 psi。
[0026] 實施例3 制備0. 8微米孔徑的疏水性聚偏二氟乙烯微孔濾膜。
【權利要求】
1. 一種部分結晶化有機高分子微孔濾膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： a、 將部分結晶化有機高分子材料溶解在有機溶劑中，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，當溫度接近但不超過預設 溫度后，急速降溫至35°C，并保持此溫度不變，同時在溫度降至35°C時即停止攪拌，使用靜 置法或其他不會導致鑄膜液中溶劑揮發的方法排除鑄膜液中因攪拌所產生的氣泡； 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，再通過空氣吹拂使鑄膜液中的有機溶劑蒸發，生成初生濾膜； d、 最后經過水洗過程，清洗初生濾膜中所殘留的有機溶劑，再經加熱干燥即制成微孔 濾膜。
2. 如權利要求1所述的部分結晶化有機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，部分結晶化有機高分子材料為ΚΓ30%，其余為有機溶劑。
3. 如權利要求1或2所述的部分結晶化有機高分子微孔濾膜的制備方法，其特征在于： 所述部分結晶化有機高分子材料為聚偏二氟乙烯、聚醚醚酮的一種，或者類似上述有機高 分子功能的其他有機高分子。
4. 如權利要求1所述的部分結晶化有機高分子微孔濾膜的制備方法，其特征在于：所 述有機溶劑為丙酮、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溶劑。
5. 如權利要求1所述的部分結晶化有機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設溫度為35~85°C。
6. 如權利要求1所述的部分結晶化有機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. 如權利要求1所述的部分結晶化有機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】B01D71/34GK104084058SQ201410338429
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月16日 優先權日:2014年7月16日
【發明者】胡鶴濱, 劉平 申請人:亞美濾膜（南通）有限公司