CN103657440A - 一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,包括以下步骤:在带有搅拌装置的容器中加入高重均分子量的聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,其中,聚丙烯树脂的熔融指数为0.1~4g/10min,重均分子量为3.5×105~1.2×106;加热,搅拌,脱泡得到铸膜液;将铸膜液冷却,得到固化试样;取一定固化试样放置于平板模具中,加热、加压采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;将预制的聚丙烯膜萃取、干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板分离膜。本发明制备的聚丙烯平板多孔膜外表面具有大量微孔,并且具有高的通量,在膜蒸馏,水处理,医药和能源领域有良好地应用前景。
Description
技术领域
本发明属于材料科学领域,涉及一种聚丙烯平板多孔膜及其制备方法。
背景技术
膜技术作为一种高效率、低能耗的分离技术,经过几十年的高速发展,已经在化工、能源、纯水生产、海水淡化、苦咸水淡化、市政供水、电子工业、制药和生物工程、食品、纺织等领域得到广泛应用。聚合物膜的制备过程中控制膜结构是获得性能优异的膜产品的关键。膜结构和膜材料及制膜工艺有明显关系,聚烯烃分离膜主要制备方法有熔纺-拉伸(MSCS)法和热致相分离(TIPS)法。拉伸法制备聚烯烃中空纤维微孔膜技术在上世纪70年代已经被公开了,其孔隙率一般低于50%。至今拉伸法制备的聚烯烃分离膜主要是聚丙烯中空纤维膜,在国内外已经有了成熟的系列商品。20 世纪80年代开始有报道TIPS法制备分离膜,目前已有用于制备聚丙烯,聚乙烯和聚偏氟乙烯等聚合物分离膜的研究成果。
现今广泛使用的聚丙烯中空纤维膜是拉伸法制备的,此方法虽然在内外皮层上容易致孔,但是存在孔隙率低,孔径分布宽,通量低等问题,难以满足大规模应用的要求。聚丙烯平板膜多数同样采用拉伸法制备,并主要作为电池隔膜使用,现有TIPS法制备聚丙烯平板膜中使用常规等规聚丙烯(iPP),重均分子量通常在2×105~6×105之间,制膜时为保证力学性能,需要的铸膜液浓度较高,高的铸膜液浓度容易产生致密的皮层,使得微孔膜渗透阻力相应较高,通量低,不利于膜的推广应用。现有技术中采用TIPS和拉伸法结合,虽然可以破坏皮层结构,但是拉伸工艺复杂,对设备要求高。
中国专利CN1718627A公开了一种聚丙烯微孔膜及其制备方法,该方法采用聚丙烯为原料,邻苯二甲酸酯、植物油为稀释剂,通过将原料、稀释剂混合加热至聚丙烯熔融后,自然冷却固化,再取混合样的薄片放入平底容器中加热至式样完全熔融后,取出迅速在在水浴中冷却,该方法使用的聚丙烯重量百分比为20~40%,存在制备的膜在水浴中冷却、且没有添加致孔添加剂易产生致密皮层。
中国专利CN101862601公开了一种聚丙烯中空纤维微孔膜及其制备方法,该方法采用聚丙烯为原料,重均分子量为2×105~6×105,聚丙烯重量百分比为15~45%。由于通常制备聚丙烯分离膜采用的聚丙烯树脂重均分子量最高在6×105以内,当分子量较低时需要提高树脂的质量百分比以保证膜的强度,使得制备过程中容易产生致密皮层,降低了分离膜的通量。
发明内容
本发明对聚丙烯分离膜的制备方法做了改进,使用高重均分子量,低熔融指数的聚丙烯树脂,可以降低铸膜液浓度,通过简便的工艺制得外表面具有大量微孔的聚丙烯平板多孔膜,并且具有高的通量,并解决现有技术中聚丙烯分离膜的制备过程中易产生致密皮层,且聚丙烯分离膜的水通量低的问题。
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,所述方法包括以下步骤:
1)在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,加热至175~200℃,并在通氮气条件下搅拌0.5~3小时,停止搅拌后静置脱泡0.5~2小时,得到铸膜液;其中,
所述聚丙烯树脂的质量百分含量为10~40%,所述稀释剂的质量百分含量为60~90%;
所述添加剂占所述聚丙烯树脂质量的0.1~1%;
所述聚丙烯树脂的熔融指数为0.1~4g/10min,重均分子量为3.5×105~1.2×106;2) 将铸膜液冷却5~30分钟,得到固化试样;
3)将固化试样放入平板模具中,加热至175~200℃,加压保持5~10分钟,将平板模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
4) 将所述预制聚丙烯膜放入萃取剂中分一次或多次萃取,萃取总时间为3~48小时;
5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到聚丙烯平板多孔膜。
本发明的优选技术方案为:
步骤(1)中聚丙烯树脂的质量百分含量优选为10~35%,更优选10~30%,聚丙烯树脂的熔融指数优选为0.1~1 g/10min,重均分子量优选为3×105~1.2×106,更优选为4×105~1.2×106,稀释剂的质量百分比优选为65~90%,更优选为70~90%。
添加剂为聚丙烯成核剂,优选己二酸,苯甲酸,TMB-1,WBG或其他β成核剂,其中TMB-1和WBG均为市售聚丙烯β成核剂。
所述稀释剂为植物油、邻苯二甲酸酯或植物油与邻苯二甲酸酯的混合物;
所述植物油为花生油、蓖麻油或大豆油,优选为大豆油。
所述邻苯二甲酸酯为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二戊酯、邻苯二甲酸二庚酯或邻苯二甲酸二辛酯,优选为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。
当稀释剂为植物油与邻苯二甲酸酯的混合物时,所述混合物中至少含有一种邻苯二甲酸酯,质量百分比为10~90%。
步骤2)中铸膜液优选在冰水混合物或液氮中冷却,优选在液氮中冷却,冷却时间优选10~20分钟;步骤3)中的平板模具采用水冷系统冷却。
步骤4)中萃取时间优选为6~36小时。
所述萃取剂为酮或者醇或者烷烃,其中酮优选为丙酮,醇优选为甲醇或乙醇或异丙醇,烷烃优选为正己烷。
本发明制备的聚丙烯平板膜孔隙率为65~90%,平均孔径0.05~0.5μm,断裂伸长率180~350%。
本发明与现有技术的实质性区别在于,采用高重均分子量,低熔融指数的聚丙烯树脂,可以降低铸膜液浓度,因此采用本发明可以简便的工艺,得到表面具有大量微孔的聚丙烯平板分离膜,可以提高膜的通量。
本发明的有益效果是:本发明的聚丙烯平板多孔膜价格低廉,具有优异的耐化学试剂性能;膜表面具有大量微孔结构,膜孔孔径均匀,孔隙率高,膜孔径分布均匀可以降低膜的阻力。该种聚丙烯分离膜由于具有以上优良的性能,在水处理、膜蒸馏、生物、医药、能源等领域有广泛的使用,具有良好的应用前景。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。如无特别指明,实施例中采用的原料均为市购。
其中,制备的样品的孔隙率和平均孔径采用Poremaster-33型压汞仪(美国Quantachrome公司)测得,通量在0.1MPa压力下测得。
实施例1
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为10%,熔融指数为0.1g/10min,重均分子量为1.2×106,稀释剂为大豆油,质量百分比为90%,己二酸作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.1%,加热至200℃,并在通氮气条件下搅拌2.5小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为10分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至200℃,加压保持10分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入乙醇中萃取,萃取时间为48小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表1中。
实施例2
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为15%,熔融指数为0.1g/10min,重均分子量为1.1×106,稀释剂为蓖麻油,质量百分比为85%,苯甲酸作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.8%,加热至200℃,并在通氮气条件下搅拌0.5小时,停止搅拌后静置脱泡0.5小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为5分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至175℃,加压保持10分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入正己烷中萃取,萃取时间为6小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表1中。
实施例3
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为20%,熔融指数为0.1g/10min,重均分子量为1×106,稀释剂为大豆油,质量百分比为80%,TMB-1作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的1%,加热至190℃,并在通氮气条件下搅拌3小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在冰水混合物中冷却,冷却时间为20分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至190℃,加压保持10分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入甲醇中萃取,萃取时间为36小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表1中。
实施例4
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为20%,熔融指数为0.3g/10min,重均分子量为8×105,稀释剂为大豆油,质量百分比为80%,WBG作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.5%,加热至190℃,并在通氮气条件下搅拌1.5小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为10分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至200℃,加压保持10分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入乙醇中萃取,萃取时间为6小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表1中。
实施例5
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为30%,熔融指数为2.8g/10min,重均分子量为4×105,稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯,质量百分比为70%,己二酸作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.5%,加热至200℃,并在通氮气条件下搅拌2.5小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为10分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至200℃,加压保持10分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入甲醇中萃取,萃取时间为24小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表1中。
实施例6
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为30%,熔融指数为3.5g/10min,重均分子量为3.8×105,稀释剂为邻苯二甲酸二辛酯,质量百分比为70%,己二酸作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.5%,加热至200℃,并在通氮气条件下搅拌2.5小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为10分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至200℃,加压保持5分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入甲醇中萃取,萃取时间为24小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表1中。
表1 聚丙烯平板分离膜的参数
样品 | 孔隙率(%) | 通量(L/m2·h) |
实施例1 | 84 | 2950 |
实施例2 | 77 | 2420 |
实施例3 | 70 | 1800 |
实施例4 | 72 | 1650 |
实施例5 | 63 | 760 |
实施例6 | 64 | 810 |
实施例7
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为20%,熔融指数为0.3g/10min,重均分子量为7.8×105,稀释剂为大豆油和邻苯二甲酸二辛酯的混合物,混合物中邻苯二甲酸二辛酯质量百分比为10%,稀释剂质量百分比为80%,己二酸作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.5%,加热至190℃,并在通氮气条件下搅拌1.5小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为10分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至200℃,加压保持10分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入乙醇和正己烷中分别萃取2.5小时和2小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表2中。
实施例8
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为20%,熔融指数为0.25g/10min,重均分子量为8.9×105,稀释剂为大豆油和邻苯二甲酸二丁酯的混合物,混合物中邻苯二甲酸二丁酯质量百分比为50%,稀释剂质量百分比为80%,己二酸作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.5%,加热至190℃,并在通氮气条件下搅拌1.5小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为10分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至200℃,加压保持10分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入甲醇和正己烷中分别萃取3小时和4小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表2中。
实施例9
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为20%,熔融指数为0.3g/10min,重均分子量为8×105,稀释剂为蓖麻油和邻苯二甲酸二丁酯的混合物,混合物中邻苯二甲酸二丁酯质量百分比为90%,稀释剂质量百分比为80%,己二酸作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.5%,加热至190℃,并在通氮气条件下搅拌1.5小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为10分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至200℃,加压保持10分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入乙醇中萃取,萃取时间为6小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表2中。
实施例10
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为20%,熔融指数为0.3g/10min,重均分子量为8×105,稀释剂为邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯的混合物,混合物中邻苯二甲酸二丁酯质量百分比为90%,稀释剂质量百分比为80%,己二酸作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.5%,加热至190℃,并在通氮气条件下搅拌1.5小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为30分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至200℃,加压保持10分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入乙醇中萃取,萃取时间为6小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表2中。
实施例11
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为20%,熔融指数为0.1g/10min,重均分子量为1.2×106,稀释剂为大豆油和邻苯二甲酸二丁酯的混合物,混合物中邻苯二甲酸二丁酯质量百分比为50%,稀释剂质量百分比为80%,WBG作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.5%,加热至195℃,并在通氮气条件下搅拌1.5小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为10分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至200℃,加压保持10分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入乙醇和正己烷中分别萃取1.5小时和1.5小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表2中。
实施例12
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为40%,熔融指数为4g/10min,重均分子量为3×105,稀释剂为大豆油和邻苯二甲酸二丁酯的混合物,混合物中邻苯二甲酸二丁酯质量百分比为60%,稀释剂质量百分比为60%,己二酸作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.5%,加热至175℃,并在通氮气条件下搅拌1.5小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为10分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至200℃,加压保持5分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入乙醇和正己烷中分别萃取3小时和4小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表2中。
实施例13
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为35%,熔融指数为0.25g/10min,重均分子量为3.5×105,稀释剂为大豆油和邻苯二甲酸二丁酯的混合物,混合物中邻苯二甲酸二丁酯质量百分比为65%,稀释剂质量百分比为65%,己二酸作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.5%,加热至190℃,并在通氮气条件下搅拌1.5小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为10分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至200℃,加压保持10分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入甲醇和正己烷中分别萃取3小时和4小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表2中。
实施例14
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为20%,熔融指数为1g/10min,重均分子量为6×105,稀释剂为大豆油和邻苯二甲酸二丁酯的混合物,混合物中邻苯二甲酸二丁酯质量百分比为50%,稀释剂质量百分比为80%,己二酸作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.5%,加热至190℃,并在通氮气条件下搅拌1.5小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为10分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至200℃,加压保持10分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入甲醇和正己烷中分别萃取3小时和4小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表2中。
对比例1
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为40%,熔融指数为13g/10min,重均分子量为2.2×105,稀释剂为大豆油,质量百分比为67%,己二酸作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.5%,加热至190℃,并在通氮气条件下搅拌1.5小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为10分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至200℃,加压保持10分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入乙醇中萃取,萃取时间为6小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表2中。
对比例2
一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,具体步骤如下:
(1) 在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,聚丙烯树脂的质量百分比为35%,熔融指数为5.5g/10min,重均分子量为3×105,稀释剂为大豆油和邻苯二甲酸二丁酯的混合物,混合物中邻苯二甲酸二丁酯质量百分比为90%,稀释剂质量百分比为80%,WBG作为添加剂,质量百分比为聚丙烯树脂质量的0.5%,加热至190℃,并在通氮气条件下搅拌1.5小时,停止搅拌后静置脱泡2小时,得到铸膜液;
(2) 将铸膜液在液氮中冷却,冷却时间为10分钟,得到固化试样;
(3) 取固化试样放入平板模具中,加热至200℃,加压保持10分钟,采用水冷系统将模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
(4) 将预制的聚丙烯膜放入甲醇和正己烷中萃取分别萃取6小时和4小时;
(5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后得到本发明的聚丙烯平板膜,其性能示于表2中。
表2聚丙烯平板多孔膜的参数
样品 | 孔隙率(%) | 通量(L/m2·h) |
实施例7 | 72 | 1900 |
实施例8 | 70 | 1750 |
实施例9 | 71 | 1720 |
实施例10 | 69 | 1660 |
实施例11 | 72 | 1870 |
实施例12 | 54 | 1030 |
实施例13 | 58 | 1250 |
实施例14 | 70 | 1650 |
对比例1 | 54 | 430 |
对比例2 | 48 | 380 |
显然,利用本发明的方法制备的聚丙烯平板多孔膜表面具有大量微孔结构,孔隙率较高,通量大,而且本发明的方法制备工艺简便,易操作。
Claims (17)
1.一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法,所述方法包括以下步骤:
1)在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂,稀释剂和添加剂,加热至175~200℃,并在通氮气条件下搅拌0.5~3小时,停止搅拌后静置脱泡0.5~2小时,得到铸膜液;其中,
所述聚丙烯树脂的质量百分含量为10~40%,所述稀释剂的质量百分含量为60~90%;
所述添加剂占所述聚丙烯树脂质量的0.1~1%;
所述聚丙烯树脂的熔融指数为0.1~4g/10min,重均分子量为3.5×105~1.2×106;
2) 将所述铸膜液冷却5~30分钟,得到固化试样;
3)将所述固化试样放入平板模具中,加热至175~200℃,加压保持5~10分钟,将平板模具冷却,得到含稀释剂的预制聚丙烯膜;
4) 将所述预制聚丙烯膜放入萃取剂中萃取,萃取总时间为3~48小时;
5) 取出萃取好的膜,干燥脱除萃取剂后,得到聚丙烯平板多孔膜。
2.如权利要求1所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,所述稀释剂为植物油、邻苯二甲酸酯或植物油与邻苯二甲酸酯的混合物。
3.如权利要求2所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,所述邻苯二甲酸酯为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二戊酯、邻苯二甲酸二庚酯或邻苯二甲酸二辛酯。
4.如权利要求2所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,所述植物油为花生油、蓖麻油或大豆油。
5.如权利要求2所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,当所述稀释剂为植物油与邻苯二甲酸酯的混合物时,所述混合物含有质量百分比占为10~90%的邻苯二甲酸酯。
6.如权利要求1所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,所述添加剂为聚丙烯成核剂。
7.如权利要求6所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,所述聚丙烯成核剂为己二酸,苯甲酸,TMB-1或WBG。
8.如权利要求1所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,所述聚丙烯树脂的质量百分含量为10~30%,所述稀释剂的质量百分含量为70~90%。
9.如权利要求1所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,所述聚丙烯树脂的熔融指数为0.1~1 g/10min。
10.如权利要求1所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,所述聚丙烯树脂的重均分子量为4×105~1.2×106。
11.如权利要求1所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,步骤2)中所述铸膜液的冷却使用冰水混合物或液氮。
12.如权利要求1所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,步骤2)的冷却时间为10~20分钟。
13.如权利要求1所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,步骤3)的平板模具采用水冷系统冷却。
14.如权利要求1所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,所述萃取时间为6~36小时。
15.如权利要求1所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,所述萃取剂为酮、醇或者烷烃。
16.如权利要求15所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法,其特征在于,所述酮为丙酮;所述醇为甲醇、乙醇或异丙醇;所述烷烃为正己烷。
17.如权利要求1所述的聚丙烯平板多孔膜的制备方法制得的膜,其特征在于,所述聚丙烯平板多孔膜的孔隙率为65~90%,平均孔径0.05~0.5μm,断裂伸长率180~350%。
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