CN1031785C - 聚砜-钛微孔体复合超滤膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以聚砜为成膜材料以钛微孔体为基质，制备聚砜-钛微孔体复合超滤膜的技术，该发明是将聚砜、二甲基甲酰胺、丁酮和乙二醇单甲醚组成的铸膜液均匀刮在钛微孔管上，经蒸发、凝胶而制成复合超滤膜。它具有超薄的聚砜膜皮层和微孔钛支撑层。该复合膜抗压实性能好，便于用化学方法、机械方法和反冲方法清洗，膜通量大、衰减小、复合膜机械强度高、寿命长、能耐高低温，耐酸碱，无毒害。

Description

聚砜-钛微孔体复合超滤膜的制备方法

本发明涉及一种以聚砜为成膜材料，以钛微孔体为背衬基质的聚砜-钛微孔体复合超滤膜的制备方法。

聚砜是一种具有突出耐温性能(可在-50～150℃条件下长期使用)，耐酸碱和脂肪烃溶剂，能抗微生物侵蚀，机械强度高等优异性能的新型工程塑料，因此，自1975年以来，聚砜被越来越广泛地用作超滤膜的制膜材料。日本西村正人等于1977年在“高分子论文集”〔日〕VoL.34，No.10，713-718，发表聚砜超滤膜的研制报告，其以N-甲基-2-吡唑啉酮为溶济，溶解15％左右聚砜成为铸膜液制成厚约0.1～0.3mm，对细胞色素C截留率49.1％，对PEG(MW＝20,000)截留率97.2％，对血红蛋白截留率98.2％的超滤膜。我国“膜科学与技术”VoL.6，No.3，(1986)发表了以甲基乙酰胺为溶剂，以聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮作为添加剂，制备厚约0.2mm，对细胞色素C截留率90％以上的聚砜超滤膜。

目前国内外研制常规超滤膜一般采用所谓Loeb-Sourarajan型制膜方法，即通过铸膜液配制、刮膜、蒸发、凝胶等步骤，制得具有致密的表皮层和疏松的大孔支撑层的非对称结构膜。使用时为承受操作压力的需要，一般将膜附着或直接刮制在塑料烧结微孔管、棒等支撑体上。由于聚砜具有较优异的理化性能，塑料烧结微孔体成本低，目前这种超滤膜已在印染废水处理、电影洗印液回收等多个领域中应用。

常规超滤膜由于具有较厚的疏松的大孔支撑层，在加压操作下膜容易被压实，亦易被过滤介质所污染，使膜通量下降。而这类膜一旦被污染后清洗较困难，一般不能进行反冲清洗。在高速流体冲刷下膜易被撕裂剥离。这些都使膜的使用寿命缩短。虽然聚砜具有优异的导热性能，但塑料烧结微孔支撑体在高温时强度下降使这类膜不适于在较高温度下操作。另外，塑料微孔体可能释放出游离有害成份，阻碍了这类聚砜超滤膜在医药、食品、卫生等行业的应用。

西北大学的前期发明专利“醋酸纤维素复合钛微孔体超滤膜及其制备方法”(申请号：86102672)使醋酸纤维素超滤膜性能有了多层次的提高，在应用领域取得满意效果。因为聚砜在耐酸碱、耐温性能，耐烃类溶剂、耐微生物侵蚀等方面具有更优异的性能，所以本发明使复合膜的应用领域由常温扩大到高温，中性介质扩大到酸碱介质和脂肪烃溶剂体系。

本发明的目的在于综合聚砜和钛微孔体耐温、耐腐蚀、强度高、无毒害等优点，制备一种以聚砜膜为截留表皮层，以钛微孔体为支撑层的管式复合超滤膜，改善聚砜超滤膜的性能，扩大其应用领域。

本发明的详细内容是：将特性粘度0.55—0.65的聚砜树脂在120℃烘干4—6小时，将烘干的聚砜树脂溶解于二甲基甲酰胺溶剂中，再加入乙二醇单甲醚和丁酮(甲基乙基甲酮)两种添加剂，配成铸膜液。铸膜液的重量百分组成为含聚砜6—16％，含添加剂5—12％，其余为溶剂，丁酮与乙二醇单甲醚重量比为2∶5—5∶2。在一定条件下用刮膜器将铸膜液均匀刮在钛微孔管上，刮膜后在蒸发设备中于水平旋转状态下蒸发5—10秒后依上法再刮膜一次，然后再于蒸发设备中水平旋转蒸发30—60秒，(大孔超滤膜则一般只需刮膜一次)，蒸发温度为40—70℃，相对湿度40—60％。蒸发结束后放入凝胶池中凝胶而成膜，凝胶介质为含乙醇0—60％(体积百分数)的水溶液，温度为20—30℃，凝胶时间为2小时。

本发明的具体实施步骤为：

1、配制铸膜液：将特性粘度为0.55—0.65聚砜树脂在120℃下干燥4—6小时，按一定比例加入到溶剂二甲基甲酰胺中静置溶解(保持30℃)，溶解后加入一定量的添加剂再静置溶解，脱泡(保持30℃)，铸膜液的重量组成为：含聚砜6—16％，含添加剂5—12％，其余为溶剂浓度。添加剂为丁酮和乙二醇单甲醚，丁酮与乙二醇单甲醚重量比为2∶5—5∶2。配好的铸膜液中不得有肉眼可见不溶悬浮物和气泡。

2、将干净的增塑挤微孔钛管或粉末轧制微孔钛焊管烘干。

3、刮膜和蒸发：将铸膜液倒入干燥的括膜筒中，将钛微孔管水平放入括膜简中不断旋转使微孔管外表(面)同时、均匀地浸于铸膜液中几秒钟，然后用与钛微孔管直径相配套的刮膜器在旋转状态下均匀刮膜，使在钛微孔管上保持均匀的少量铸膜液，不使过多而流动。括膜后立刻在恒温恒湿箱中水平旋转蒸发5—10秒，依上法再刮膜一次，然后再于恒温恒湿箱中水平旋转蒸发30—60秒(大孔超滤膜一般只需刮膜一次)。蒸发温度为40—70℃，相对湿度40—60％。

4、凝胶：将蒸发结束后的膜管立即放入凝胶池中进行凝胶，凝胶介质为含乙醇0—60％(体积百分数)的乙醇水溶液，温度为20—30℃，凝胶时间为2小时。

用上述方法制得的聚砜—钛微孔体复合超滤膜，以钛微孔体代替了普通疏松的大孔膜支撑层，表皮为10微米左右的聚砜膜截留层。聚砜膜皮层与微孔砜钛基质复合成一个整体，有的膜渗延于钛微孔体表层孔隙之间，增加了复合强度。该复合膜，需要时可以用芳香烃或氯代烃类溶剂将聚砜膜表皮层溶除，回收钛管。重新复合新膜。

本发明的聚砜—钛微孔体复合超滤膜具有以下几个方面的特点：

1、该复合膜与以塑料烧结管为支撑的常规聚砜膜或醋酸纤维膜相比，耐温性能更好，可在100℃高温条件下操作。

2、聚砜和金属钛具有优良化学和生物稳定性，所以该复合膜可在酸碱介质(PH1—13)和脂肪烃溶剂中使用，它较常用的醋酸纤维膜在耐酸碱和抗微生物侵蚀方面更加优越。

3、由于聚砜为高强度工程塑料，钛微孔管较塑料烧结管刚性好，不变形，加之膜皮层牢固地复合于钛微孔体上形成一个整体，所以复合膜较常规膜强度高，不易破损。

4、由于复合膜没有很厚的疏松的高分子膜支撑层，所以在运行中膜不易被压实。另外，钛微孔管壁厚仅1—2毫米，较塑料烧结管薄得多，所以复合膜便于管内、管外用机械方法或化学方法清洗并可以进行反冲清洗，这些都使膜在长期的运行中保持较大的通量，亦提高了膜的使用寿命。

5、聚砜和钛微孔体均为无毒材料，所以该复合膜可适用于医学、食品、卫生等很多领域。如各种中西药针剂、口服液、眼药等的终端过滤、植物油脂超滤膜法精炼(操作温度70℃)，大孔复合超滤膜可用于医药、工业针剂脱炭过滤(温度在100℃以上)，以及其它化工、饮料、电子工业和环境保护等很多领域。

Claims (1)

1、一种聚砜-钛微孔体复合超滤膜的制备方法，其特征是：首先用6-16％的聚砜、5-12％的丁酮和乙二醇单甲醚(二者重量比为2∶5-5∶2)，其余为二甲基甲酰胺配制成铸膜液；其次将配制好的铸膜液均匀地刮在钛微孔体管上；然后在40-70℃、相对湿度40-60％条件下水平旋转蒸发30-60秒；最后将该膜管放入含乙醇0-60％(体积百分数)、温度为20-30℃的水溶液中凝胶2小时。