CN107474193A - 一种高分子pmma改性多孔透气过滤材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高分子PMMA改性多孔透气过滤材料及其制备方法，制备时将将30‑70wt％PMMA、8‑30wt％MMA、0.5‑25wt％表面活性剂和5‑25wt％水混合形成液态基料，搅拌均匀，形成油水型乳液体系；将乳液灌注入模具中，静置聚合反应，聚合0.2‑10h停止反应，脱模后，得到高分子PMMA改性多孔透气过滤材料。制备出的多孔透气过滤材料具有可以反复利用、材料质轻、机械强度高、耐冲击性好、耐高压等特点。可应用在食用水过滤、空气过滤、油液过滤、污水处理、二次水利用、制药、食品、工业制造、国防军事等固液分离富集作用领域，作为分离富集材料、过滤材料、透水材料、透气材料。

Description

一种高分子PMMA改性多孔透气过滤材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体设计一种高分子PMMA改性多孔透气过滤材料及其制备方法。
背景技术
目前，国内外工业上经常使用的过滤材料，一般都是由滤纸、滤布、金属网、陶瓷、活性炭等制作而成，其缺点主要为孔径分布不均匀，过滤精度较低，纤维容易脱落，经常磨损系统的零部件，机械故障多，寿命短等。现有技术中的高分子过滤材料虽然解决了孔径均匀的问题，但制备工艺复杂，难以扩大工业生产规模等缺陷。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种孔径分布均匀、工艺简单的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料及其制备方法。
所采用的技术方案为：
本发明的一种高分子PMMA改性多孔透气过滤材料，其是包括以下材料制成的：
PMMA、MMA、表面活性剂和水通过乳液聚合法制程完成，其中，
PMMA：30-70wt％；
MMA：8-30wt％；
表面活性剂：0.5-25wt％；
水：5-25wt％。
本发明的PMMA即为聚甲基丙烯酸甲酯，MMA即为甲基丙烯酸甲酯。
优选地，可根据实际要求添加以下辅料制成：
水溶性促进剂、水溶性引发剂溶解在水中形成液态辅料，其中，
水溶性促进剂：0.01-8wt％；
水溶性引发剂：0.01-5wt％。
优选地，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂或两性离子表面活性剂。
优选地，所述阳离子表面活性剂为季铵盐阳离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯的一种或几种；所述两性离子表面活性剂为卵磷脂、氨基酸型和甜菜碱型的一种或几种。
其中，季铵盐阳离子表面活性剂可选择十六烷基三甲基氯化铵，其商品名为1631。
烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)是一种聚氧乙烯型非离子表面活性剂，主要商品有TX系列、OP系列和NP系列，可选择这些商品为烷基酚聚氧乙烯醚。
失水山梨醇脂肪酸酯，其商品名为Span，中译为“司盘”，主要商品有S-20、S-60、S-80、S-85等，可选择这些商品为失水山梨醇脂肪酸酯。
聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯为吐温(Tween)，主要商品有吐温-20，吐温-60，吐温-80等，可选择这些商品为聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯。
优选地，所述水溶性促进剂为N,N-二甲基对甲苯胺、N,N-二乙基苯胺、N,N-二甲基苄胺、异辛酸锌和环烷酸钴中的一种或几种。
优选地，所述水溶性引发剂为二苯甲酮类水溶性光引发剂、过硫酸盐或过氧化氢。
本发明的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料的制备方法,包括如下步骤：
将PMMA、MMA、表面活性剂和水混合形成液态基料，它们的重量分别为液态基料总重量的30-70％，8-30％，0.5-25％和5-25％；搅拌均匀，形成油水型乳液体系，将乳液灌注入模具中，静置聚合反应，聚合0.2-10h停止反应，脱模后，得到高分子PMMA改性多孔透气过滤材料。
优选地，包括如下步骤：
(1)将PMMA、MMA、表面活性剂和水混合形成液态基料，它们的重量分别为液态基料总重量的30-70％，8-30％，0.5-25％和5-25％；
(2)将水溶性促进剂、水溶性引发剂溶解在水中形成液态辅料，水溶性促进剂的比例为0.01-8wt％，水溶性引发剂的比例为：0.01-5wt％；
(3)将液态辅料均匀加入液态基料中并搅拌均匀，形成油水型乳液体系，辅料重量占整个乳液体系的5-30％，继续搅拌预乳化形成乳液；
(4)将乳液灌注入模具中，静置聚合反应，聚合0.2-10h停止反应，脱模后，得到高分子PMMA改性多孔透气过滤材料。
优选地，还包括步骤(5)，将步骤(4)得到的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料，置于水中浸泡1-10h后取出，得到成品。
优选地，步骤(5)得到的成品的比重为1.05-1.12；抗压强度为25-28MPa；抗折强度为13-15MPa；成品收缩率小于0.5％；过水率大于20％；孔隙率为20-38％；微孔径为0.01-12μm；特殊用途孔径为13-80μm。
本发明的有益效果在于：
耐高压高分子PMMA改性多孔透气滤膜材料，所形成的孔属于通孔，即绝大多数孔是相互连通的，只有这样起到过滤作用。造成通孔的方法很多，但结合到具体的应用实际，其中许多方法是不合适的，本制备方法采用“乳液聚合法”来形成微型通孔。其基本原理是:将高分子预聚体、单体、水、表面活性剂在搅拌下制成油水型乳状液，水以微滴分散于单体中，互不相连，然后在引发剂和促进剂的作用下单体发生聚合反应，随着反应的进行，单体聚合成固体，体积变小。同时由于温度升高等因素影响油水型乳液的结构遭到破坏，水或油和孔相连通，从而在固化后的高分子材料中形成微型通孔。
由于本发明的高分子过滤材料添加了可溶于MMA的高分子材料，聚合反应时聚合热产生的较少，因此不会产生爆聚现象，高分子材料不含有气泡，孔径分布均匀。
本发明的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料具有可以反复利用、材料质轻、机械强度高、耐冲击性好、耐高压、成型收缩小、透水性好、孔径可调等特点，可应用在食用水过滤、空气过滤、油液过滤、污水处理、二次水利用、制药、食品、工业制造、国防军事等固液分离富集作用领域，作为分离富集材料、过滤材料、透水材料、透气材料。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。
实施例1
一种高分子PMMA改性多孔透气过滤材料的制备方法,包括如下步骤：
(1)将PMMA、MMA、表面活性剂和水混合形成液态基料，它们的重量分别为液态基料总重量的55％，30％，5％和10％；
(2)将水溶性促进剂、水溶性引发剂溶解在水中形成液态辅料，水溶性促进剂的比例为0.05wt％，水溶性引发剂的比例为：0.05wt％；
(3)将液态辅料均匀加入液态基料中并搅拌均匀，形成油水型乳液体系，辅料重量占整个乳液体系的5-30％，继续搅拌预乳化形成乳液；
(4)将乳液灌注入模具中，静置聚合反应，聚合0.2-10h停止反应，脱模后，得到高分子PMMA改性多孔透气过滤材料。
(5)将步骤(4)得到的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料，置于水中浸泡1-10h后取出，得到成品。
实施例2
一种高分子PMMA改性多孔透气过滤材料的制备方法,包括如下步骤：
(1)将PMMA、MMA、表面活性剂和水混合形成液态基料，它们的重量分别为液态基料总重量的60％，20％，10％和10％；
(2)将水溶性促进剂、水溶性引发剂溶解在水中形成液态辅料，水溶性促进剂的比例为0.5wt％，水溶性引发剂的比例为：0.5wt％；
(3)将液态辅料均匀加入液态基料中并搅拌均匀，形成油水型乳液体系，辅料重量占整个乳液体系的5-30％，继续搅拌预乳化形成乳液；
(4)将乳液灌注入模具中，静置聚合反应，聚合0.2-10h停止反应，脱模后，得到高分子PMMA改性多孔透气过滤材料。
(5)将步骤(4)得到的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料，置于水中浸泡1-10h后取出，得到成品。
实施例3
(1)将PMMA、MMA、表面活性剂和水混合形成液态基料，它们的重量分别为液态基料总重量的70％，15％，10％和5％；
(2)将水溶性促进剂、水溶性引发剂溶解在水中形成液态辅料，水溶性促进剂的比例为5wt％，水溶性引发剂的比例为：5wt％；
(3)将液态辅料均匀加入液态基料中并搅拌均匀，形成油水型乳液体系，辅料重量占整个乳液体系的5-30％，继续搅拌预乳化形成乳液；
(4)将乳液灌注入模具中，静置聚合反应，聚合0.2-10h停止反应，脱模后，得到高分子PMMA改性多孔透气过滤材料。
(5)将步骤(4)得到的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料，置于水中浸泡1-10h后取出，得到成品。
将实施例1-3制得的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料成品进行性能指标的测试，测试结果均在如下范围内：
比重1.05-1.12；抗压强度25-28MPa；抗折强度13-15MPa；成品收缩率小于0.5％；过水率大于20％；孔隙率20-38％；微孔径0.01-12μm；特殊用途孔径13μm-80μm。
其中特殊用途孔径是将比微孔径的范围大的孔径称之为特殊用途孔径。
孔径的测量方法采用本领域的悬浮液过滤法和时间滞后法进行测量。
应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高分子PMMA改性多孔透气过滤材料，其特征在于，其是包括以下材料制成的：
PMMA、MMA、表面活性剂和水通过乳液聚合法制程完成，其中，
PMMA：30-70wt％；
MMA：8-30wt％；
表面活性剂：0.5-25wt％；
水：5-25wt％。
2.根据权利要求1所述的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料，其特征在于，可根据实际要求添加以下辅料制成：
水溶性促进剂、水溶性引发剂溶解在水中形成液态辅料，其中，
水溶性促进剂：0.01-8wt％；
水溶性引发剂：0.01-5wt％。
3.根据权利要求1所述的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料，其特征在于，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂或两性离子表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料，其特征在于，所述阳离子表面活性剂为季铵盐阳离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯的一种或几种；所述两性离子表面活性剂为卵磷脂、氨基酸型和甜菜碱型的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料，其特征在于，所述水溶性促进剂为N,N-二甲基对甲苯胺、N,N-二乙基苯胺、N,N-二甲基苄胺、异辛酸锌和环烷酸钴中的一种或几种。
6.根据权利要求2所述的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料，其特征在于，所述水溶性引发剂为二苯甲酮类水溶性光引发剂、过硫酸盐或过氧化氢。
7.一种权利要求1所述的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料的制备方法,其特征在于，包括如下步骤：
将PMMA、MMA、表面活性剂和水混合形成液态基料，它们的重量分别为液态基料总重量的30-70％，8-30％，0.5-25％和5-25％；搅拌均匀，形成油水型乳液体系，将乳液灌注入模具中，静置聚合反应，聚合0.2-10h停止反应，脱模后，得到高分子PMMA改性多孔透气过滤材料。
8.根据权利要求7所述的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料的制备方法,其特征在于，包括如下步骤：
(1)将PMMA、MMA、表面活性剂和水混合形成液态基料，它们的重量分别为液态基料总重量的30-70％，8-30％，0.5-25％和5-25％；
(2)将水溶性促进剂、水溶性引发剂溶解在水中形成液态辅料，水溶性促进剂的比例为0.01-8wt％，水溶性引发剂的比例为：0.01-5wt％；
(3)将液态辅料均匀加入液态基料中并搅拌均匀，形成油水型乳液体系，辅料重量占整个乳液体系的5-30％，继续搅拌预乳化形成乳液；
(4)将乳液灌注入模具中，静置聚合反应，聚合0.2-10h停止反应，脱模后，得到高分子PMMA改性多孔透气过滤材料。
9.根据权利要求8所述的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料的制备方法，其特征在于，还包括步骤(5)，将步骤(4)得到的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料，置于水中浸泡1-10h后取出，得到成品。
10.根据权利要求9所述的高分子PMMA改性多孔透气过滤材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)得到的成品的比重为1.05-1.12；抗压强度为25-28MPa；抗折强度为13-15MPa；成品收缩率小于0.5％；过水率大于20％；孔隙率为20-38％；微孔径为0.01-12μm；特殊用途孔径为13-80μm。
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