CN105833746A - 一种抗污耐候性聚砜膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗污耐候性聚砜膜，其原料按重量份包括：磺化聚砜树脂100份、聚偏氟乙烯15‑30份、聚氯乙烯5‑20份、聚丙烯腈5‑15份、N‑甲基吡咯烷酮15‑35份、二甲基亚砜15‑30份、N‑甲基吗啉N‑氧化物水合物20‑35份、聚乙烯吡咯烷酮5‑20份、聚苯胺纳米纤维3‑5份、纳米氧化锆0.5‑1.5份、纳米氧化镧0.1‑0.8份、纳米二氧化硅0.5‑2份、纳米二氧化钛0.5‑2份、纳米氧化锌0.1‑1份、碳纳米管1‑3份、α‑纤维素0.1‑1.2份。本发明提出的抗污耐候性聚砜膜，其热稳定性能好，耐候性和抗污性能优异。

Description

一种抗污耐候性聚砜膜
技术领域
本发明涉及膜材料技术领域，尤其涉及一种抗污耐候性聚砜膜。
背景技术
聚砜类材料是一类应用广泛的膜材料，包括聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚砜等及其磺化或氯甲基化产物，它们具有优良的热稳定性、抗氧化性和优良的机械性能以及突出的分离性能，目前已被广泛应用于商品化微滤、超滤及反渗透与纳滤膜的支撑材料。由于聚砜的非亲水性质,与其它亲水性材料相比，聚砜膜在相同的通量下存在污染速度较快的缺陷，再加上其耐候性不是很理想，限制了聚砜类膜材料的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗污耐候性聚砜膜，其热稳定性能好，耐候性和抗污性能优异。
本发明提出的一种抗污耐候性聚砜膜，其原料按重量份包括：磺化聚砜树脂100份、聚偏氟乙烯15-30份、聚氯乙烯5-20份、聚丙烯腈5-15份、N-甲基吡咯烷酮15-35份、二甲基亚砜15-30份、N-甲基吗啉N-氧化物水合物20-35份、聚乙烯吡咯烷酮5-20份、聚苯胺纳米纤维3-5份、纳米氧化锆0.5-1.5份、纳米氧化镧0.1-0.8份、纳米二氧化硅0.5-2份、纳米二氧化钛0.5-2份、纳米氧化锌0.1-1份、碳纳米管1-3份、α-纤维素0.1-1.2份。
优选地，其原料按重量份包括：磺化聚砜树脂100份、聚偏氟乙烯20-25份、聚氯乙烯12-17份、聚丙烯腈10-13份、N-甲基吡咯烷酮20-30份、二甲基亚砜20-25份、N-甲基吗啉N-氧化物水合物25-30份、聚乙烯吡咯烷酮10-15份、聚苯胺纳米纤维3.8-4.3份、纳米氧化锆0.8-1.3份、纳米氧化镧0.5-0.7份、纳米二氧化硅1-1.8份、纳米二氧化钛1-1.7份、纳米氧化锌0.5-0.8份、碳纳米管1.8-2.5份、α-纤维素0.5-1份。
优选地，其原料按重量份包括：磺化聚砜树脂100份、聚偏氟乙烯22份、聚氯乙烯15份、聚丙烯腈12份、N-甲基吡咯烷酮25份、二甲基亚砜22份、N-甲基吗啉N-氧化物水合物27份、聚乙烯吡咯烷酮12份、聚苯胺纳米纤维4份、纳米氧化锆1份、纳米氧化镧0.6份、纳米二氧化硅1.3份、纳米二氧化钛1.5份、纳米氧化锌0.6份、碳纳米管2.2份、α-纤维素0.75份。
优选地，纳米氧化锆为单斜相纳米氧化锆、四方相纳米氧化锆、立方相纳米氧化锆按重量比为2-5：2-4：1-5的混合物。
优选地，所述纳米氧化锆的平均粒径为20-35nm；纳米氧化镧的平均粒径为25-40nm；纳米二氧化硅的平均粒径为50-80nm；纳米二氧化钛的平均粒径为10-25nm；纳米氧化锌的平均粒径为20-35nm。
优选地，所述碳纳米管的直径为15-25nm,长度为1.5-5μm。
优选地，所述碳纳米管为异氰酸改性碳纳米管、硅烷偶联剂改性碳纳米管中的一种或者两种的混合物。
本发明所述抗污耐候性聚砜膜按照以下工艺进行制备：将磺化聚砜树脂、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈干燥后加入N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和N-甲基吗啉N-氧化物水合物的混合溶液中，搅拌均匀后加入剩余原料，搅拌均匀后得到铸膜液，将铸膜液用无纺布过滤后脱泡，然后涂敷在玻璃板上，在空气中挥发后浸入水浴中凝胶成膜，浸泡后取出得到所述抗污耐候性聚砜膜。
本发明抗污耐候性聚砜膜，其原料中，以磺化聚砜树脂为主料，其具有带负电荷固定离子的亲水基团，改善了膜的透水性能，而且对抗污染、耐热、耐菌、耐酸碱性也有较大程度的提高，并加入了聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈进行配合，使四者的性能协同，形成典型的类指状通孔结构，不对称性明显，孔隙率提高，而且分布均匀一致，在维持原截留率不变的情况下，提高了纯水通量的同时增加了膜的化学稳定性，改善了膜的分离特性，同时提高了膜的热稳定性、耐候性、拉伸模量、弯曲强度和断裂伸长率，改善了单纯的聚砜树脂耐候性不是很理想的缺陷；以N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N-甲基吗啉N-氧化物水合物配合作为溶剂，使体系中聚合物链充分舒展，提高了膜的热力学稳定性；加入了聚苯胺纳米纤维，使得聚苯胺纳米纤维分子链上增加了溶剂化的对阴离子，一方面增大了纳米纤维的自由体积，另一方面也会占据部分共混复合膜内部的通道，从而降低了膜的渗透性能，提高了膜的选择性能，且膜水洗后通量恢复率较高，污染阻力小，抗污染性能提高，与聚乙烯吡咯烷酮、纳米氧化锆、纳米氧化镧、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、碳纳米管、α-纤维素配合后，维持了体系内聚合物的均匀性，促进膜内大孔的形成，使得到的膜表面无明显缺陷，并改善了膜的亲水性，同时碳纳米管在体系中，形成直立排布的特殊结构,从而使水通量增加，提高了膜的抗污染性能、抗化学腐蚀和微生物侵蚀能力，同时改善了膜的耐候性，并在提高膜的截留率的同时有效提高了膜的通量。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种抗污耐候性聚砜膜，其原料按重量份包括：磺化聚砜树脂100份、聚偏氟乙烯30份、聚氯乙烯5份、聚丙烯腈15份、N-甲基吡咯烷酮15份、二甲基亚砜30份、N-甲基吗啉N-氧化物水合物20份、聚乙烯吡咯烷酮20份、聚苯胺纳米纤维3份、纳米氧化锆1.5份、纳米氧化镧0.1份、纳米二氧化硅2份、纳米二氧化钛0.5份、纳米氧化锌1份、碳纳米管1份、α-纤维素1.2份。
实施例2
本发明提出的一种抗污耐候性聚砜膜，其原料按重量份包括：磺化聚砜树脂100份、聚偏氟乙烯15份、聚氯乙烯20份、聚丙烯腈5份、N-甲基吡咯烷酮35份、二甲基亚砜15份、N-甲基吗啉N-氧化物水合物35份、聚乙烯吡咯烷酮5份、聚苯胺纳米纤维5份、纳米氧化锆0.5份、纳米氧化镧0.8份、纳米二氧化硅0.5份、纳米二氧化钛2份、纳米氧化锌0.1份、碳纳米管3份、α-纤维素0.1份。
实施例3
本发明提出的一种抗污耐候性聚砜膜，其原料按重量份包括：磺化聚砜树脂100份、聚偏氟乙烯20份、聚氯乙烯17份、聚丙烯腈10份、N-甲基吡咯烷酮30份、二甲基亚砜20份、N-甲基吗啉N-氧化物水合物30份、聚乙烯吡咯烷酮10份、聚苯胺纳米纤维4.3份、纳米氧化锆0.8份、纳米氧化镧0.7份、纳米二氧化硅1份、纳米二氧化钛1.7份、纳米氧化锌0.5份、碳纳米管2.5份、α-纤维素0.5份；
其中，纳米氧化锆为单斜相纳米氧化锆、四方相纳米氧化锆、立方相纳米氧化锆按重量比为2：4：1的混合物；
所述纳米氧化锆的平均粒径为20nm；纳米氧化镧的平均粒径为40nm；纳米二氧化硅的平均粒径为50nm；纳米二氧化钛的平均粒径为25nm；纳米氧化锌的平均粒径为20nm；
所述碳纳米管的直径为25nm,长度为1.5μm；
所述碳纳米管为异氰酸改性碳纳米管。
实施例4
本发明提出的一种抗污耐候性聚砜膜，其原料按重量份包括：磺化聚砜树脂100份、聚偏氟乙烯25份、聚氯乙烯12份、聚丙烯腈13份、N-甲基吡咯烷酮20份、二甲基亚砜25份、N-甲基吗啉N-氧化物水合物25份、聚乙烯吡咯烷酮15份、聚苯胺纳米纤维3.8份、纳米氧化锆1.3份、纳米氧化镧0.5份、纳米二氧化硅1.8份、纳米二氧化钛1份、纳米氧化锌0.8份、碳纳米管1.8份、α-纤维素1份；
其中，纳米氧化锆为单斜相纳米氧化锆、四方相纳米氧化锆、立方相纳米氧化锆按重量比为5：2：5的混合物；
所述纳米氧化锆的平均粒径为35nm；纳米氧化镧的平均粒径为25nm；纳米二氧化硅的平均粒径为80nm；纳米二氧化钛的平均粒径为10nm；纳米氧化锌的平均粒径为35nm；
所述碳纳米管的直径为15nm,长度为5μm；
所述碳纳米管为异氰酸改性碳纳米管。
实施例5
本发明提出的一种抗污耐候性聚砜膜，其原料按重量份包括：磺化聚砜树脂100份、聚偏氟乙烯22份、聚氯乙烯15份、聚丙烯腈12份、N-甲基吡咯烷酮25份、二甲基亚砜22份、N-甲基吗啉N-氧化物水合物27份、聚乙烯吡咯烷酮12份、聚苯胺纳米纤维4份、纳米氧化锆1份、纳米氧化镧0.6份、纳米二氧化硅1.3份、纳米二氧化钛1.5份、纳米氧化锌0.6份、碳纳米管2.2份、α-纤维素0.75份；
其中，纳米氧化锆为单斜相纳米氧化锆、四方相纳米氧化锆、立方相纳米氧化锆按重量比为3：3：4的混合物；
所述纳米氧化锆的平均粒径为30nm；纳米氧化镧的平均粒径为30nm；纳米二氧化硅的平均粒径为65nm；纳米二氧化钛的平均粒径为20nm；纳米氧化锌的平均粒径为30nm；
所述碳纳米管的直径为20nm,长度为3μm；
所述碳纳米管为异氰酸改性碳纳米管、硅烷偶联剂改性碳纳米管按重量比为2：3的混合物。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种抗污耐候性聚砜膜，其特征在于，其原料按重量份包括：磺化聚砜树脂100份、聚偏氟乙烯15-30份、聚氯乙烯5-20份、聚丙烯腈5-15份、N-甲基吡咯烷酮15-35份、二甲基亚砜15-30份、N-甲基吗啉N-氧化物水合物20-35份、聚乙烯吡咯烷酮5-20份、聚苯胺纳米纤维3-5份、纳米氧化锆0.5-1.5份、纳米氧化镧0.1-0.8份、纳米二氧化硅0.5-2份、纳米二氧化钛0.5-2份、纳米氧化锌0.1-1份、碳纳米管1-3份、α-纤维素0.1-1.2份。
2.根据权利要求1所述抗污耐候性聚砜膜，其特征在于，其原料按重量份包括：磺化聚砜树脂100份、聚偏氟乙烯20-25份、聚氯乙烯12-17份、聚丙烯腈10-13份、N-甲基吡咯烷酮20-30份、二甲基亚砜20-25份、N-甲基吗啉N-氧化物水合物25-30份、聚乙烯吡咯烷酮10-15份、聚苯胺纳米纤维3.8-4.3份、纳米氧化锆0.8-1.3份、纳米氧化镧0.5-0.7份、纳米二氧化硅1-1.8份、纳米二氧化钛1-1.7份、纳米氧化锌0.5-0.8份、碳纳米管1.8-2.5份、α-纤维素0.5-1份。
3.根据权利要求1或2所述抗污耐候性聚砜膜，其特征在于，其原料按重量份包括：磺化聚砜树脂100份、聚偏氟乙烯22份、聚氯乙烯15份、聚丙烯腈12份、N-甲基吡咯烷酮25份、二甲基亚砜22份、N-甲基吗啉N-氧化物水合物27份、聚乙烯吡咯烷酮12份、聚苯胺纳米纤维4份、纳米氧化锆1份、纳米氧化镧0.6份、纳米二氧化硅1.3份、纳米二氧化钛1.5份、纳米氧化锌0.6份、碳纳米管2.2份、α-纤维素0.75份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述抗污耐候性聚砜膜，其特征在于，纳米氧化锆为单斜相纳米氧化锆、四方相纳米氧化锆、立方相纳米氧化锆按重量比为2-5：2-4：1-5的混合物。
5.根据权利要求1-4中任一项所述抗污耐候性聚砜膜，其特征在于，所述纳米氧化锆的平均粒径为20-35nm；纳米氧化镧的平均粒径为25-40nm；纳米二氧化硅的平均粒径为50-80nm；纳米二氧化钛的平均粒径为10-25nm；纳米氧化锌的平均粒径为20-35nm。
6.根据权利要求1-5中任一项所述抗污耐候性聚砜膜，其特征在于，所述碳纳米管的直径为15-25nm，长度为1.5-5μm。
7.根据权利要求1-6中任一项所述抗污耐候性聚砜膜，其特征在于，所述碳纳米管为异氰酸改性碳纳米管、硅烷偶联剂改性碳纳米管中的一种或者两种的混合物。
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