CN102773027A - 高性能聚氨酯超/微滤分离膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能聚氨酯超/微滤分离膜的制备方法包括以下步骤：（1）两亲聚氨酯预聚物、（2）聚氨酯成膜胶液制备，（3）按质量比N-甲基吡咯烷酮:聚乙二醇=6.9:3.1，配制内凝胶介质；（4）喷丝绕卷和（5）在室温下，将制得高性能聚氨酯超/微滤分离膜半成品浸泡在含有3000ppm的次氯酸钠的溶液中6小时，即可获得高性能聚氨酯超/微滤分离膜半成品。本发明具有亲水性、抗污染性好和机械强度好等优点。

Description

高性能聚氨酯超/微滤分离膜的制备方法

技术领域

本发明涉及聚氨酯的分离膜的制备工艺，具体是指一种高性能聚氨酯超/微滤分离膜的制备方法。

背景技术

目前，废水处理和自来水净化处理越来越多地采用微滤膜或超滤膜进行过滤净化，其具有污水净化效果好、成本低和效率高的优点。然而现有的微滤膜或超滤膜等存在亲水性、抗污染性差、机械强度差、压力下水通量小等缺点，无法满足产业化需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种亲水性、抗污染性好和机械强度好的高性能聚氨酯超/微滤分离膜的制备方法。

    为实现上述目的，本发明的技术方案是包括以下步骤：

（1）两亲聚氨酯预聚物制备：将以下原料按配比，聚乙二醇51.5wt%，甲苯二异氰酸酯：48.4wt%， 1,4-二羟基丁烷：0.1wt%，

     混合后，轻轻搅拌至完全溶解，在85度条件下聚合反应100分钟制备两亲聚氨酯预聚物；

  （2）聚氨酯成膜胶液制备，以下原料配比配置聚氨酯溶解溶剂，N-甲基吡咯烷酮：45wt%，m-笨二胺：0.1wt%，聚乙二醇：54.9wt%，

   将两亲聚氨酯预聚物和聚氨酯溶解溶剂按4：6的质量比混合，在35温度条件下搅拌至完全溶解，反应110分钟制得聚氨酯成膜胶液；

   （3）按质量比N-甲基吡咯烷酮：聚乙二醇=6.9:3.1，配制内凝胶介质；

  （4）将配制好的聚氨酯成膜胶液和内凝胶介质分别注入储料罐，静置8小时脱泡，开动热水器和热水循环泵，使成膜胶液温度稳定在40℃，调节同心圆喷丝头的计量泵，设定成膜胶液喷出量为35g/min,内凝胶介质喷出量为15g/min，调整喷丝头距水面的垂直距离为10cm,设定胶凝固水浴的温度为50℃，同时开动聚氨酯成膜胶液及内凝胶介质计量泵，开始喷丝，迅速将喷入水中的纤维捞起，并与卷绕轮的导线索连接，开动卷绕轮的减速电机，使卷线速度为40m/min，即可得到分子量为40000-70000的高性能聚氨酯超/微滤分离膜半成品；

（5）在室温下，将制得高性能聚氨酯超/微滤分离膜半成品浸泡在含有3000ppm的次氯酸钠的溶液中6小时，即可获得高性能聚氨酯超/微滤分离膜半成品。

本发明的优点是：本发明先合成聚氨酯预聚物为两亲聚合物，该两亲聚合物具有不同分子结构（包括接枝、嵌段、交替、超支化等）和链形态（包括直链、梳状、哑铃状、链球状等）的两亲共聚物。这类两亲高分子适宜用于高分子膜材料的共混改性，其亲油链段与通用制膜聚合物具有良好的相容性，亲水链段可赋予膜材料优异的亲水性和抗污染性能。    

另外，两亲聚合物中的亲水链段在成膜过程中自发地向膜表面富集、自组装，形成超薄水凝胶层，显著改善了聚合物多孔膜的亲水性、透水性和抗污染性能，所得到的超/微滤膜表现出高通量、高截留的优异性能。另外，采用喷丝绕卷混合的方法获得聚氨酯超/微滤分离膜，有效地解决了膜强度差、膜丝容易断裂的难题。

下面结合具体实施方式对本发明做进一步介绍。

具体实施方式

    下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例

（1）两亲聚氨酯预聚物制备：将以下原料按配比，聚乙二醇51.5wt%，甲苯二异氰酸酯：48.4wt%， 1,4-二羟基丁烷：0.1wt%，

     混合后，轻轻搅拌至完全溶解，在85度条件下聚合反应100分钟制备两亲聚氨酯预聚物；

  （2）聚氨酯成膜胶液制备，以下原料配比配置聚氨酯溶解溶剂，N-甲基吡咯烷酮：45wt%，m-笨二胺：0.1wt%，聚乙二醇：54.9wt%，

   将聚氨酯预聚物和聚氨酯溶解溶剂按4：6的质量比混合，在35温度条件下搅拌至完全溶解，反应110分钟制得聚氨酯成膜胶液；

   （3）按质量比N-甲基吡咯烷酮：聚乙二醇=6.9:3.1，配制内凝胶介质；

  （4）将配制好的聚氨酯成膜胶液和内凝胶介质分别注入储料罐，静置8小时脱泡，开动热水器和热水循环泵，使成膜胶液温度稳定在40℃，调节同心圆喷丝头的计量泵，设定成膜胶液喷出量为35g/min,内凝胶介质喷出量为15g/min，调整喷丝头距水面的垂直距离为10cm,设定胶凝固水浴的温度为50℃，同时开动聚氨酯成膜胶液及内凝胶介质计量泵，开始喷丝，迅速将喷入水中的纤维捞起，并与卷绕轮的导线索连接，开动卷绕轮的减速电机，使卷线速度为40m/min，即可得到分子量为40000-70000的高性能聚氨酯超/微滤分离膜半成品；

（5）在室温下，将制得高性能聚氨酯超/微滤分离膜半成品浸泡在含有3000ppm的次氯酸钠的溶液中6小时，即可获得高性能聚氨酯超/微滤分离膜半成品。

 

将制得的聚氨酯膜干燥后做为扫描电镜检测，获得中空纤维滤膜外表面、内表面、纵向断面和横向断面的电镜扫描照片。可以看到纤维中有许多微孔结构，这些微孔结构连通中空，起着过滤分离的作用，用游标尺测量照片上空空洞直径，如果空洞不是圆形时，按与其面积相同的圆孔洞直径记录，将所得的除以扫描电镜的放大倍数，可分析计算出聚氨酯膜内外膜表面及断面的微孔径在0.04-6um之间。同时可以测得中空纤维膜内径为0.6mm，外径为1.6mm。

Claims (1)

1.一种高性能聚氨酯超/微滤分离膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

  （1）两亲聚氨酯预聚物制备：将以下原料按配比，聚乙二醇51.5wt%，甲苯二异氰酸酯：48.4wt%， 1,4-二羟基丁烷：0.1wt%，

     混合后，轻轻搅拌至完全溶解，在85度条件下聚合反应100分钟制备两亲聚氨酯预聚物；

  （2）聚氨酯成膜胶液制备，以下原料配比配置聚氨酯溶解溶剂，N-甲基吡咯烷酮：45wt%，m-笨二胺：0.1wt%，聚乙二醇：54.9wt%，

   将两亲聚氨酯预聚物和聚氨酯溶解溶剂按4：6的质量比混合，在35温度条件下搅拌至完全溶解，反应110分钟制得聚氨酯成膜胶液；

   （3）按质量比N-甲基吡咯烷酮：聚乙二醇=6.9:3.1，配制内凝胶介质；

  （4）将配制好的聚氨酯成膜胶液和内凝胶介质分别注入储料罐，静置8小时脱泡，开动热水器和热水循环泵，使成膜胶液温度稳定在40℃，调节同心圆喷丝头的计量泵，设定成膜胶液喷出量为35g/min,内凝胶介质喷出量为15g/min，调整喷丝头距水面的垂直距离为10cm,设定胶凝固水浴的温度为50℃，同时开动聚氨酯成膜胶液及内凝胶介质计量泵，开始喷丝，迅速将喷入水中的纤维捞起，并与卷绕轮的导线索连接，开动卷绕轮的减速电机，使卷线速度为40m/min，即可得到分子量为40000-70000的高性能聚氨酯超/微滤分离膜半成品；

   （5）在室温下，将制得高性能聚氨酯超/微滤分离膜半成品浸泡在含有3000ppm的次氯酸钠的溶液中6小时，即可获得高性能聚氨酯超/微滤分离膜半成品。