CN109092067A - 一种铸膜剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种铸膜剂及其制备方法，包括将聚醚砜和亲水改性溶液混合得到混合溶质、将溶质溶解于溶剂，升温搅拌得到溶液，相溶液中加入助剂和光引发剂，利用紫外灯照射引发，使聚醚砜铸膜剂溶液中的原料之间预先产生相互作用，一方面助剂的加入有效提高了铸膜剂的亲水性，另一方面，利用光引发剂和紫外灯照射引发使该铸膜剂制备的超滤膜材料具有更强的机械性能和使用寿命，本发明的铸膜剂所制备的滤膜材料具有良好的亲水性能，同时还具有优异的机械性能。

Description

一种铸膜剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子分离膜技术领域，尤其涉及一种铸膜剂及其制备方法。
背景技术
超滤技术作为一种以压力为推动力的膜分离技术，具有常温操作、能耗低、分离效率高等优点，目前在饮用水净化、石油化工、生物医药、食品、冶金等行业得到了广泛的应用。
聚醚砜分子是一类由砜基、醚键和苯环连接而成的聚合物，其具有优良的抗氧化性和稳定性，醚键改善了聚醚砜的韧性，苯环提高了聚合物的机械强度，分子中所有键都不容易水解。该聚合物玻璃化温度达到了225℃，具有优异的物理机械性能和化学稳定性，是用于制造超滤膜的优良材料。
然而聚醚砜是一种弱极性材料，其具有较强的疏水性，在用于水介质处理时存在两大问题：第一是膜表面的疏水性使其需要在较高的压力下工作，因此动力消耗大，对膜的强度损伤也大；第二是膜表面的疏水性容易引起有机物污染，在有机物长期吸附污染的情况下，膜的通量和分离效率显著下降。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种能够改善聚醚砜疏水性问题的铸膜剂及其制备方法。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种铸膜剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将聚醚砜和亲水改性溶液混合得到溶质，将溶质溶解于溶剂中，溶解过程中，加热至70～80℃并不断搅拌，搅拌1～2h，得到均一透明的溶质溶液；
步骤二、向步骤一所得溶液中加入助剂和光引发剂，加热至70～80℃并不断搅拌，搅拌1～2h，得到均一透明的混合溶液；
步骤三、对步骤二所得均一透明混合溶液采用减压方法静置除泡，减压真空度为0.1Mpa，减压时间为30～60min，除泡完毕，将透明溶液置于紫外光灯下进行照射引发，照射2～5分钟，得到铸膜剂。
在以上技术方案的基础上，优选的，以总质量份数为100％计，制备步骤一到三中所用到的原料按质量配比为：
在以上技术方案的基础上，优选的，所述亲水改性溶液的制备方法包括：将肉桂酸与聚乙烯亚胺按质量比为1∶(1-10)混合搅拌，搅拌1～2h，搅拌完毕得到亲水改性溶液。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述光引发剂为光引发剂910、对苯氧基-2，2-二氯苯乙酮、光引发剂1173、光引发剂184、TPO中的任意一种或几种的组合。
更进一步优选的，所述助剂包括交联剂、致孔剂、有机酸和醇，所述交联剂∶致孔剂∶有机酸∶醇的质量比为(5-25)∶(4-30)∶(2.5-30)∶(1-5)。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、双烯丙酯乙缩醛中的一种。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述醇为乙二醇、聚乙二醇、甘油、异丙醇、正丁醇中的一种或几种的混合物。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述有机酸为柠檬酸、醋酸、草酸、水杨酸中的一种或几种的混合物。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
本发明的一种铸膜剂及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：
本发明中采用肉桂酸和聚乙烯亚胺制备的亲水改性溶液可以用于铸膜材料的聚合，同时降低铸膜材料的膜阻，提升超滤膜的水通量；
其次本发明中使用光引发剂掺入到铸膜剂中，利用紫外光进行照射引发，可以使铸膜剂内部化学键更加牢固，增强亲水基的结合度，提高亲水能力，同时还能够提高机械性能，改善滤膜材料的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将10g肉桂酸和10g聚乙烯亚胺混合搅拌，搅拌1h得到亲水改性溶液，分别将15g聚醚砜和5g亲水改性溶液混合，加热至70℃，搅拌1h，得到溶质溶液，再加入0.5g光引发剂910、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1g、聚乙烯吡咯烷酮1g、柠檬酸1g和乙二醇0.2g，混合加热至80℃，搅拌1h，得到混合溶液，将混合溶液减压静置除泡，减压真空度为0.1Mpa，减压30min，减压完毕，将混合溶液置于紫外光灯下照射2min，得到铸膜剂，利用铸膜剂制备超滤膜，并对超滤膜进行性能检测。
实施例2
将10g肉桂酸和50g聚乙烯亚胺混合搅拌，搅拌2h得到亲水改性溶液，分别将35g聚醚砜和15g亲水改性溶液混合，加热至80℃，搅拌2h，得到溶质溶液，再加入5g光引发剂1173、季戊四醇四丙烯酸酯1g、聚乙烯吡咯烷酮1g、水杨酸1g和聚乙二醇1g，混合加热至80℃，搅拌2h，得到混合溶液，将混合溶液减压静置除泡，减压真空度为0.1Mpa，减压60min，减压完毕，将混合溶液置于紫外光灯下照射5min，得到铸膜剂，利用铸膜剂制备超滤膜，并对超滤膜进行性能检测。
实施例3
将10g肉桂酸和100g聚乙烯亚胺混合搅拌，搅拌1.5h得到亲水改性溶液，分别将25g聚醚砜和10g亲水改性溶液混合，加热至70℃，搅拌1.5h，得到溶质溶液，再加入3g光引发剂184、乙二醇二甲基丙烯酸酯2g、聚乙烯吡咯烷酮2g、醋酸2g和甘油0.1g，混合加热至80℃，搅拌1.5h，得到混合溶液，将混合溶液减压静置除泡，减压真空度为0.1Mpa，减压40min，减压完毕，将混合溶液置于紫外光灯下照射4min，得到铸膜剂，利用铸膜剂制备超滤膜，并对超滤膜进行性能检测。
实施例4
将10g肉桂酸和80g聚乙烯亚胺混合搅拌，搅拌1.5h得到亲水改性溶液，分别将20g聚醚砜和8g亲水改性溶液混合，加热至80℃，搅拌1.5h，得到溶质溶液，再加入2gTPO、双烯丙酯乙缩醛1g、聚乙烯吡咯烷酮2g、草酸2g和甘油0.2g，混合加热至80℃，搅拌1.5h，得到混合溶液，将混合溶液减压静置除泡，减压真空度为0.1Mpa，减压50min，减压完毕，将混合溶液置于紫外光灯下照射3min，得到铸膜剂，利用铸膜剂制备超滤膜，并对超滤膜进行性能检测。
对比例1
将10g肉桂酸和80g聚乙烯亚胺混合搅拌，搅拌1.5h得到亲水改性溶液，分别将20g聚醚砜和8g亲水改性溶液混合，加热至70℃，搅拌1.5h，得到溶质溶液，再加入双烯丙酯乙缩醛1g、聚乙烯吡咯烷酮2g、草酸2g和甘油0.2g，混合加热至80℃，搅拌1.5h，得到混合溶液，将混合溶液减压静置除泡，减压真空度为0.1Mpa，减压50min，减压完毕，将混合溶液置于紫外光灯下照射3min，得到铸膜剂，利用铸膜剂制备超滤膜，并对超滤膜进行性能检测。
对比例2
分别将20g聚醚砜和2gTPO、双烯丙酯乙缩醛1g、聚乙烯吡咯烷酮2g、草酸2g和甘油0.2g，混合加热至80℃，搅拌1.5h，得到混合溶液，将混合溶液减压静置除泡，减压真空度为0.1Mpa，减压50min，减压完毕，将混合溶液置于紫外光灯下照射3min，得到铸膜剂，利用铸膜剂制备超滤膜，并对超滤膜进行性能检测。
实施例1-4和对比例1-2的超滤膜性能检测结果如下：
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铸膜剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将聚醚砜和亲水改性溶液混合得到溶质，将溶质溶解于溶剂中，溶解过程中，加热至70～80℃并不断搅拌，搅拌1～2h，得到均一透明的溶质溶液；
步骤二、向步骤一所得溶液中加入助剂和光引发剂，加热至70～80℃并不断搅拌，搅拌1～2h，得到均一透明的混合溶液；
步骤三、对步骤二所得均一透明混合溶液采用减压方法静置除泡，减压真空度为0.1Mpa，减压时间为30～60min，除泡完毕，将透明溶液置于紫外光灯下进行照射引发，照射2～5分钟，得到铸膜剂。
2.如权利要求1所述的一种铸膜剂的制备方法，其特征在于，以总质量份数为100％计，所述步骤一到步骤三中各组分质量配比如下：
3.如权利要求2所述的一种铸膜剂的制备方法，其特征在于，所述亲水改性溶液的制备方法包括：将肉桂酸与聚乙烯亚胺按质量比为1：(1-10)混合搅拌，搅拌1～2h，搅拌完毕得到亲水改性溶液。
4.如权利要求2所述的一种铸膜剂的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为光引发剂910、对苯氧基-2，2-二氯苯乙酮、光引发剂1173、光引发剂184、TPO中的任意一种或几种的组合。
5.如权利要求2所述的一种铸膜剂的制备方法，其特征在于，所述助剂包括交联剂、致孔剂、有机酸和醇，所述交联剂∶致孔剂∶有机酸∶醇的质量比为(5-25)∶(4-30)∶(2.5-30)∶(1-5)。
6.如权利要求5所述的一种铸膜剂的制备方法，其特征在于，所述交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、双烯丙酯乙缩醛中的一种。
7.如权利要求5所述的一种铸膜剂的制备方法，其特征在于，所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述醇为乙二醇、聚乙二醇、甘油、异丙醇、正丁醇中的一种或几种的混合物。
8.如权利要求5所述的一种铸膜剂的制备方法，其特征在于，所述有机酸为柠檬酸、醋酸、草酸、水杨酸中的一种或几种的混合物。
9.如权利要求2所述的一种铸膜剂的制备方法，其特征在于所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
10.如权利要求1所述一种铸膜剂的制备方法所制备的铸膜剂。
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