CN109224876A - 一种亲水性聚砜膜制备方法及其应用 - Google Patents

一种亲水性聚砜膜制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种亲水性聚砜膜制备方法及其应用，将聚砜膜在具有低表面张力的预处理液中润湿，将润湿的聚砜膜用去离子水洗净；将洗净后的聚砜膜在潮湿的状态下通过氧化剂水溶液中进行反应，然后用去离子水重复洗净反应后制得的聚砜膜；将聚砜膜干燥后制得亲水性聚砜膜，该方法可用于制备亲水性聚砜滤芯。本发明利用化学氧化工艺可以经济有效地使聚砜膜亲水化，无需使用复杂的设备，工艺简单，可适用于连续制造工艺。

Description

一种亲水性聚砜膜制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及聚砜膜制备技术领域，尤其涉及一种亲水性聚砜膜制备方法及其应用。
背景技术
聚砜膜本质上是疏水性的，但大多数的滤芯应用要求使用亲水性滤芯。已知几种不同的方法可将疏水性的聚砜膜改性为亲水性的聚砜膜，也就是实施膜的亲水化处理。在这些方法中，有些方法是复杂并且昂贵，而大部分方法则未能提供高纯度的膜(例如膜可能含有所使用的亲水性单体的残余物)。
具体的，为了获得所期望的、亲水聚合物对膜的持久性附着能力，通常使亲水性涂层经过交联反应或者将涂料聚合物接枝到疏水性聚砜膜的表面，通过用亲水聚合物涂敷疏水性膜来使聚砜膜亲水化，如美国专利No.4618533公开了通过直接涂敷膜来使聚砜膜亲水化的方法，用乙醇预先润湿疏水性膜，然后将得到的膜浸泡在包含亲水性单体、多官能单体(交联剂)和聚合引发剂的水溶液中，然后由热或UV引发的聚合反应使单体和交联剂聚合，从而在所述膜表面上形成交联的亲水性聚合物涂层，但此种方法所得到的亲水性聚砜膜在某些溶剂中可能被溶解掉，或被侵蚀掉；又如通过将疏水性聚砜聚合物溶解在溶剂中，并使其与可溶于相同溶剂的亲水性添加剂共混来使聚砜膜亲水化，得到的共混溶液用于流延亲水性膜，但是这些方法可导致膜中大量添加剂的存在，同时得到的亲水性膜具有降低的膜孔被堵塞的倾向；再如为了赋予这些膜以持久的亲水性，对膜进行低温等离子体处理。
综上的几种表面改性工艺需要大量的设备并要消耗相当多的聚合物单体和交联单体，同时，代表性涂料聚合工艺中施用的单体和交联剂被认为是有害物质，膜中残留有少量这些物质的可能性将是该膜应用于要求高纯度最终产品领域时要考虑的问题。因此，需要显着降低膜亲水化工艺的复杂性和成本，以及减少有害物残留在最终膜产品中的可能性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种亲水性聚砜膜制备方法及其应用，利用化学氧化工艺可以经济有效地使聚砜膜亲水化，无需使用复杂的设备，工艺简单，适用于连续制造工艺。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种亲水性聚砜膜制备方法，包括如下步骤：
S1)将聚砜膜在具有低表面张力的预处理液中润湿，将润湿的聚砜膜用去离子水洗净；
S2)将洗净后的聚砜膜在潮湿的状态下通过氧化剂水溶液中进行化学反应，然后用去离子水重复洗净制得改性聚砜膜；
S3)将改性后聚砜膜直接进行干燥、或重复S2)后再进行干燥制得亲水性聚砜膜。
进一步地，所述预处理液为甲醇溶液、乙醇溶液或异丙醇溶液中的一种。
进一步地，所述氧化剂为过氧化氢、次氯酸、高锰酸盐、过硫酸铵、臭氧或重铬酸盐中的一种或几种。
进一步地，S2)中的反应方式为浸渍加热或汽蒸，浸渍加热为对氧化剂水溶液直接加热；汽蒸方式为将含氧化剂的聚砜薄膜布置在两个导热介质之间，使被夹持的聚砜薄膜连续地移动通过至少一个具有汽蒸介质的加热区。
进一步地，浸渍加热温度为90-95℃。
进一步地，汽蒸温度为90-105℃，汽蒸介质为饱和水蒸汽。
进一步地，S3)中的干燥温度为55-95℃。
本发明还提供了一种亲水性聚砜膜制备方法的应用，用于制备亲水性聚砜滤芯：将预处理液用泵打入聚砜膜滤芯中，循环通过滤芯使滤芯中的聚砜膜完全润湿；上述系统接到去离子水，用泵将润湿滤芯用去离子水清洗干净，计算滤芯体积来配制足量的氧化剂溶液，用氧化剂水溶液将滤芯内的水排除后，继续用氧化剂水溶液循环通过滤芯，同时将温度上升到90-95℃，保温20-30min；用常温去离子水接上系统，将滤芯用去离子水冲洗干净，烘干即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.利用化学氧化工艺可以经济有效地使聚砜膜亲水化，无需使用复杂的设备；
2.工艺简单，操作流程简单，适用于连续制造工艺。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种亲水性聚砜膜制备方法，包括如下步骤：
将聚砜膜在异丙醇处理液中润湿，将润湿的聚砜膜用去离子水洗净；将洗净后的聚砜膜在潮湿的状态下通过硫酸铵水溶液中进行化学反应，过硫酸铵水溶液的浓度为3％，加热温度为95℃，加热时间为15min，将处理过后聚砜膜冷却至室温，用水洗涤约15min以除去氧化剂残余物；然后在70℃温度下干燥40min。
实施例2
一种亲水性聚砜膜制备方法，包括如下步骤：
将聚砜膜用50％的甲醇水溶液润湿，将润湿的聚砜膜用去离子水洗净；将洗净后的聚砜膜在潮湿的状态下通过过氧化氢水溶液中进行化学反应，过氧化氢水溶液的浓度为20％，将过氧化氢水溶液在50℃到70℃加热约30min进行预热，然后将过氧化氢水溶液的温度升高到约98℃，保持40min，将膜从过氧化氢溶液中取出，在约40℃的温度下用去离子水将得到的处理后聚砜膜洗涤约10min；将得到的膜在60℃干燥约40min。
实施例3
一种亲水性聚砜膜制备方法，包括如下步骤：
将聚砜膜用乙醇水溶液润湿，将润湿的聚砜膜用去离子水洗净；将洗净后的聚砜膜在潮湿的状态下通过过氧化氢和过硫酸铵的混合溶液，其中包含15％的过氧化氢和约4％的过硫酸铵，50℃升温到70℃的温度下预热30min，将该水溶液的温度在约20min内均匀地升高到约92℃，其后，保温20min，将得到的膜出，在40℃的温度下用去离子水洗涤20min；将得到的膜在约90℃干燥35min。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例采用汽蒸的方式进行相转化。
将聚砜膜在异丙醇处理液中润湿，将润湿的聚砜膜用去离子水洗净；将洗净后的聚砜膜在潮湿的状态下在硫酸铵水溶液中浸泡10min，过硫酸铵水溶液的浓度为3％，在浸泡完成后，将膜布置在两个薄膜之间，使得膜被夹在其间，使其连续移通过加热区，该加热区的加热温度为能使蒸汽温度达到90-105℃，加热时间为25min，加热介质为饱和水蒸汽。
实施例5
将乙醇水溶液用泵打入聚砜膜滤芯中，循环通过滤芯使滤芯中的聚砜膜完全润湿，循环时间1min，上述系统接到去离子水，用泵将润湿滤芯用去离子水清洗干净；计算滤芯体积来配制足量的过氧化氢水溶液，过氧化氢水溶液的浓度为20％，用过氧化氢水溶液将滤芯内的水排除后，继续用过氧化氢水溶液循环通过滤芯，同时将温度上升到90℃，进行20min；用常温去离子水接上系统，将滤芯用去离子水冲洗干净，烘干即可。
应用实施例
测试指标：亲水性，以水珠滴在膜表面观察水珠渗入膜内时间；亲水性测试结果详见表1。
表1亲水性测试结果
渗入时间(s) 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
亲水反应前 >1000 >1000 >1000 >1000 >1000
亲水反应后 瞬间芯吸 瞬间芯吸 瞬间芯吸 瞬间芯吸 瞬间芯吸
综上所述，本发明利用化学氧化工艺可以经济有效地使聚砜膜亲水化，无需使用复杂的设备；工艺简单，操作流程简单，适用于连续制造工艺。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种亲水性聚砜膜制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1) 将聚砜膜在具有低表面张力的预处理液中润湿，将润湿的聚砜膜用去离子水洗净；
S2)将洗净后的聚砜膜在潮湿的状态下通过氧化剂水溶液中进行反应，然后用去离子水重复洗净反应制得的聚砜膜；
S3)将聚砜膜直接进行干燥、或重复S2)后再进行干燥制得亲水性聚砜膜。
2.根据权利要求1所述的亲水性聚砜膜制备方法，其特征在于，所述预处理液为甲醇溶液、乙醇溶液或异丙醇溶液中的一种。
3.根据权利要求1所述的亲水性聚砜膜制备方法，其特征在于，所述氧化剂为过氧化氢、次氯酸、高锰酸盐、过硫酸铵、臭氧或重铬酸盐中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的亲水性聚砜膜制备方法，其特征在于，S2)中的化学反应方式为浸渍加热或汽蒸，浸渍加热为对氧化剂水溶液直接加热；汽蒸方式为将含氧化剂的聚砜薄膜布置在两个导热介质之间，使被夹持的聚砜薄膜连续地移动通过至少一个具有汽蒸介质的加热区。
5.根据权利要求4所述的亲水性聚砜膜制备方法，其特征在于，浸渍加热温度为90-95℃。
6.根据权利要求4所述的亲水性聚砜膜制备方法，其特征在于，汽蒸温度为90-105℃，汽蒸介质为饱和水蒸汽。
7.根据权利要求1所述的亲水性聚砜膜制备方法，其特征在于，S3)中的干燥温度为55-95℃。
8.一种亲水性聚砜膜制备方法的应用，其特征在于，用于制备亲水性聚砜滤芯：将预处理液用泵打入聚砜膜滤芯中，循环通过滤芯使滤芯中的聚砜膜完全润湿；上述系统接到去离子水，用泵将润湿滤芯用去离子水清洗干净，计算滤芯体积来配制足量的氧化剂溶液，用氧化剂水溶液将滤芯内的水排除后，继续用氧化剂水溶液循环通过滤芯，同时将温度上升到90-95℃，保温20-30min；用常温去离子水接上系统，将滤芯用去离子水冲洗干净，烘干即可。
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