CN112439324A - 一种过滤膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种过滤膜的制备方法，所述方法包括：S1：配置铸膜液；所述铸膜液包括重量比设置为40%‑80%之间的溶剂、2%‑15%之间的聚合物材料、15%‑45%之间的非溶剂添加剂和0%‑5%之间的致孔剂，所述聚合物材料能溶于溶剂中；所述聚合物材料选择为聚醚砜树脂、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、硝酸纤维素和聚氯乙烯等中的一种；S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相至膜面变浑浊；S3：凝固浴，将S2步骤完成后的初成品膜浸入凝固浴；S4：清洗；S5：烘干。本发明所要达到的目的是提供一种针对常见聚合物成膜材料都能通用、且步骤简单、成膜孔径大小可控轻易控制的过滤膜的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及膜的制备方法，特别是一种过滤膜的制备方法。
背景技术
膜分离技术具有简单、实用、环保、高效等特点，近年来不断的发展，广 泛应用于电子半导体、医疗制药、食品饮料、空气分离、废水处理等领域。目 前，已经商品化的膜主要有聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、尼龙等 材料制备而成。这些材料由于本身的特性不同，具有各自的特点与优势，应用 的领域自然不同。因此，从材料选择和成膜方法两方面出发寻找并实现低成本、 高性能聚合物的制备是技术发展的主要出路。
目前，在现有技术中，根据不同的聚合物材料根据其不同的性质选择制作 不同的铸膜液，加入不同的添加剂并且使用不同的方式来进行不同膜的制备。 从制膜的角度来说，膜在成型的过程中经过很多工序，聚合物材料的成分决定 了成膜后膜主体的成分。一般来说，先将聚合物材料进行溶解制成铸膜液，再 将铸膜液进行分相等后续操作最后成型成品膜。而在整个不涉及对膜改性的制 膜过程中，所有过程均为物理变化的过程。在这变化中，铸膜液的具体成分配 比，不同的添加剂、致孔剂的成分配比，溶剂不同程度聚合物材料的铸膜液在 预分相或分相时，对最终成品膜的结构和性能等均有影响。申请号为201210148424.3的中国发明专利，公开了一种PVC微孔膜的制备工艺，包括步 骤(1)将一定量PVC树脂按照10-100mg/mL的固液比加入易挥发的有机溶剂 中，搅拌至其完全溶解，得澄清均相PVC溶液，静置去泡；(2)将所得PVC 溶液铺展在基板上自然铺展，置于室温、50％-98％相对湿度条件下静置至成膜， 通过这样的方式成膜的微孔孔径在5μm-15μm之间，并且在方案中具体使用了 四氢呋喃这一物质。这样的方案明显成膜的孔径无法达到更小，并且在工艺过 程中引入了四氢呋喃这一对环境会产生污染的物质。且这样的方案仅仅只是针对PVC树脂材料成膜使用，并不具有广泛的通用性。
发明内容
本发明所要达到的目的是提供一种针对常见聚合物成膜材料都能通用、且 步骤简单、成膜孔径大小可控轻易控制的过滤膜的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种过滤膜的制备方法， 所述方法包括：S1：配置铸膜液；所述铸膜液包括重量比设置为40％-80％之间 的溶剂、2％-15％之间的聚合物材料、15％-45％之间的非溶剂添加剂和0％-5％之 间的致孔剂，所述聚合物材料能溶于溶剂中；所述聚合物材料的溶度参数记为X， 非溶剂添加剂的溶度参数记为Y，致孔剂的溶度参数记为Z，所述X、Y、Z之 间需满足下式(1)、(2)；
(1)0.7X≤Y≤1.3X；
(2)Z＞1.4X；
所述溶剂选用N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、 二甲基亚砜等中任意一种或任意组合；所述聚合物材料选择为聚醚砜树脂、聚 偏氟乙烯、醋酸纤维素、硝酸纤维素和聚氯乙烯等中的一种；S2：预成型，将 铸膜液进入空气段进行预分相至膜面变浑浊；S3：凝固浴，将S2步骤完成后的 初成品膜浸入凝固浴；S4：清洗；S5：烘干。
进一步的，所述非溶剂添加剂的质量比为20％-35％之间。
进一步的，所述S1步骤中铸膜液的配置过程，先将溶剂和聚合物材料在30 ℃-80℃之间的温度下混合均匀，再加入非溶剂添加剂和致孔剂混合均匀，所述 非溶剂添加剂和致孔剂均为小分子化合物。
进一步的，所述聚合物材料的分子量设置在30000-220000之间。
进一步的，所述S2步骤中空气段内分相至非溶剂添加剂挥发后，铸膜液内 非溶剂添加剂残留占铸膜液总质量的40％-90％之间时，停止S2步骤。
进一步的，所述S2步骤中在距离初成品膜表面40cm-60cm位置处的挥发性 物质浓度小于等于2000ppm时，结束预分相。
进一步的，所述S2步骤中空气段湿度设置为大于等于40％，温度设置为25 ℃-30℃之间，空气段长度设置为1cm-300cm之间，空气段中停留时间设置为 0s-300s之间。
进一步的，所述S2步骤中，在空气段对预分相的初成品膜进行吹风。
进一步的，所述S3步骤中凝固浴中持续时间至少为1min。
进一步的，所述聚合物材料选择为聚醚砜树脂，非溶剂添加剂选择为乙二 醇，致孔剂选择为水；或者所述聚合物材料选择为聚偏氟乙烯，非溶剂添加剂 选择为异丙醇，致孔剂选择为水；或者所述聚合物材料选择为聚氯乙烯，非溶 剂添加剂选择为甲醇，致孔剂选择为甘油；或者所述聚合物材料选择为醋酸纤 维素，非溶剂添加剂选择为乙二醇，致孔剂选择为水；或者所述聚合物材料选 择为硝酸纤维素，非溶剂添加剂选择为乙二醇，致孔剂选择为水。
聚醚砜树脂(PES)是一种透明琥珀色的无定型树脂，它具有优良的耐热性 能、物理机械性能、绝缘性能等，特别是具有可以在高温下连续使用和在温度 急剧变化的环境中仍能保持性能稳定等突出优点，在许多领域已经得到广泛应 用。
聚偏氟乙烯(PVDF)常态下为半结晶高聚物，结晶度约为50％，良好的耐 化学性、加工性及抗疲劳和蠕变性，是一种较优的成膜材料。
醋酸纤维素(CA)是指在醋酸作为溶剂，醋酐作为乙酰化剂，在催化剂作 用下进行酯化，而得到的一种热塑性树脂。其作为多孔膜材料，具有选择性高、 透水量大、加工简单等特点。
硝酸纤维素(CN)俗称硝化纤维素，为纤维素与硝酸酯化反应的产物。是 一种白色纤维状聚合物，耐水、耐稀酸、耐弱碱和各种油类。聚合度不同，其 强度亦不同，但都是热塑性物质。由于其优异的耐腐蚀性，因此也用其为原料 制作腐蚀性液体的过滤膜。
聚氯乙烯(PVC)是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂；或在 光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物，为无定形结构的白色 粉末，支化度较小，曾是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛。
本发明先比现有技术来说，具有的优点在于：1、本方案中的过滤膜制备方 法，能够适用于不同聚合物材料的过滤膜的制备，如聚醚砜树脂(PES)、聚偏 氟乙烯(PVDF)、醋酸纤维素(CA)、硝酸纤维素(CN)和聚氯乙烯(PVC)； 2、使用本方法制备的过滤膜，孔径小，孔隙率高，流速快；3、成品膜较为干 净，残留物几乎没有，后续再清洗步骤时更加方便快捷。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实 施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下， 本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发 明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范 围并不受下面公开的具体实施例的限制。
一种过滤膜的制备方法，包括：
S1：配置铸膜液；铸膜液包括重量比设置为40％-80％之间的溶剂、2％-15％ 之间的聚合物材料、15％-45％之间的非溶剂添加剂和0％-5％之间的致孔剂。在 配置铸膜液的过程中，先将溶剂和聚合物材料在30℃-80℃之间的温度下均匀混 合，再向混合溶液中加入非溶剂添加剂和致孔剂，并且搅拌混合均匀，脱泡静 置最终形成铸膜液。这里的溶剂选用N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺、 N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜等中任意一种或任意组合。在本方案中添加的非 溶剂添加剂和致孔剂均为小分子化合物，如乙醇、乙二醇、异丙醇等等，这些 小分子化合物在制膜的过程中，更容易挥发，同时如果这些小分子化合物残留 在成品膜中也非常容易清洗，如果是大分子化合物，在成膜后容易残留在膜孔内，且不易清洗。在本方案中，我们进一步限定了聚合物材料、非溶剂添加剂、 致孔剂的溶度参数，将聚合物材料的溶度参数记为X，非溶剂添加剂的溶度参 数记为Y，致孔剂的溶度参数记为Z，X、Y、Z之间需满足下式(1)、(2)；
(1)0.7X≤Y≤1.3X；
(2)Z＞1.4X；
在S1步骤配置铸膜液的过程中，先控制温度在30℃-80℃之间，将聚合物 材料放入溶剂中溶解，待搅拌均匀后，再向其内部加入非溶剂添加剂和致孔剂， 进一步进行搅拌混合，待其均匀后脱泡静置形成铸膜液。这里将聚合物材料的 分子量进一步限定在30000-220000之间。聚合物材料溶解在溶剂中后，呈无扰 的松弛状态，自由体积较大，若是直接进行分相固化，形成的成品膜的孔径就 会很大；这里我们对加入的非溶剂添加剂、致孔剂和聚合物材料的溶度参数进 行了限定，使得聚合物材料溶解后链段松弛程度下降，自由体积减小，从而达 到在后续成膜后膜的孔径减小以及提高孔隙率的效果。这里各个组分的配比也 是经过大量的实验以及思考得出，如这里的非溶剂添加剂的比例，在15％-45％ 之间，若是含量低于15％则对聚合物材料成膜后孔径大小改变影响甚微；若是 含量高于45％，溶剂的聚合物材料被稀释，固含量下降，虽然其链段松弛程度 下降，但高分子链之间的距离反而增大，导致最后成平魔孔径反而增大，也使 得铸膜液变的更加不稳定。而在具体的操作时，可将废溶剂添加剂的比例进一 步缩小限定至20％-35％之间，在该范围内，节约成本，而且相对来说成品膜的 孔径和流速达到最优比例。
为了证明聚合物材料的溶度参数、非溶剂添加剂的溶度参数和致孔剂的溶 度参数之间的关系，做了不同组实验。聚合物材料以醋酸纤维素为例，选择了 满足(1)、(2)式条件的非溶剂添加剂和不满足(1)、(2)式条件的非溶 剂添加剂，在比例含量相同的情况下，配置铸膜液，制成成品膜后对其相关性 能参数进行测试，详见下表一：
表一：
(注：表格内的“中”表示最后成膜为中空纤维膜；表格内的“平”表示 最后成膜为平板膜)。
为了证明非溶剂添加剂的比例选择的优点，做了不同组实验。以醋酸纤维 素为例，配置多组成分相同，区别仅是改变非溶剂添加剂的量，制备不同孔径 流量的过滤膜，并且对不同铸膜液形成的成品膜的相关性能进行测试，详见下 表二：从表中可以看到，当非溶剂添加剂含量少于15％时，成品膜孔径大，而 且孔径大小不可调控，孔隙率也不高。但当非溶剂添加剂含量大于45％时，孔 径也变大，这是因为固含量降低太多所引起的，孔隙率也不高。当溶剂溶解聚 合物时，高分子链段处于溶解的无扰状态。当非溶剂含量在15-45％之间时，无 扰状态被破坏，高分子链段发生伸缩，自由体积变小，导致孔径大小相应发生变化。
表二：
(注：表格内的“中”表示最后成膜为中空纤维膜；表格内的“平”表示 最后成膜为平板膜)。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相至膜面变浑浊。在这个步骤 中，若是制备平板膜，则将铸膜液涂覆于支撑层的表面，将其进入空气段中进 行预成型，形成初成品膜；若是制备中空纤维膜，则铸膜液通过喷丝头喷出至 空气段进行预成型，形成初成品膜。在本步骤中，空气段内预成型至非溶剂添 加剂挥发后，铸膜液内非溶剂添加剂残留量占铸膜液总质量的2-30％之间时，停 止S2步骤。即对空气段预成型的程度做了限定，由于从铸膜液中检测非溶剂添 加剂的含量在整个生产过程中较为麻烦，这里通过检测仪器检测在空气中的挥 发性物质的浓度来对应铸膜液中非溶剂添加剂的含量区间。即具体在距离初成 品膜表面40cm-60cm处的位置检测到空气中挥发性物质的浓度最多到2000ppm 时，结束整个S2步骤。若这里空气中挥发性物质浓度大于2000ppm，则膜表面 开始收缩，影响其正常的形态，不利于正常生产和实际产品的应用。当然在具 体实施方法的过程中，也可以在空气中检测到挥发性物质浓度为1400ppm、 1500ppm等等小于2000ppm的情况下结束整个S2步骤。这里这个临界点更加直 观的表现在观测初成品膜表面的状态，当初成品膜表面略微变化浑浊为止。为 了保证空气中挥发性物质浓度在2000ppm以内，因此在预成型的过程中，更具 体地对空气段进行了一定的限定，限定了空气段湿度大于等于，温度在25℃-30℃之间，空气段长度设置在1cm-300cm之间，初成品膜在其内部停留时间为 0s-300s，在满足上述条件下进行生产均能对应空气段内挥发性物质的浓度小于 2000ppm，即对应铸膜液中未挥发的非溶剂添加剂占原本铸膜液总量的2-30％之 间。以醋酸纤维素为例，下表三是在相同铸膜液配比成分、60％空气湿度，25 ℃室温、空气段长度30cm的情况下，铸膜液中残留的非溶剂添加剂5％、15％、 25％、35％、45％的情况下，最后成品膜的相关性能参数，这个成品膜分别包括 了聚氯乙烯中空纤维膜和聚氯乙烯平板膜。
表三：
在具体的操作过程中，为了能够提高预分相的速度、提高整体的生产效率， 可以在本步骤的空气段中使用吹风设备对初成品膜进行吹风，以增加空气的流 动速度，利于空气段内的分相以实现更快的预成型，从而减少生产时间，提高 生产效率。在实际的吹风操作中，如果将风直接对着初成品膜表面吹，那就可 能会破坏初成品膜表面成孔的结构，因此吹风的方向和管状初成品膜之间的位 置关系只能是平行。同时为了不影响初成品膜预成型时的稳定性，(若是吹风 方向和初成品膜流延方向带有一定角度的话，因为初成品膜本身体积小重量轻， 因此在吹风的时候会影响初成品膜预成型时成型的稳定性，破坏其结构)我们 选择的吹风方向与初成品膜流延方向相同。同时吹风的位置对预分相的时间也是有影响的，即吹出去的风与初成品膜之间的距离。如果距离太远那么对效率 提升就没那么明显，如果距离太近，那吹风又会破坏初成品表面原本的孔状结 构。因此我们进一步地做了相关实验，得出最佳吹风距离。以聚氯乙烯膜为例， 下表四为使用相同铸膜液配方的情况下，不同的吹风距离，不同的风速对S2步 骤预成型的时间的影响。
表四：
根据上表四我们不难发现，吹风距离都是越近预成型速度越快，效率越高， 但考虑到实际生产中设备安装等因素，将吹风距离优选为4-6cm之间，并且将 吹风的风速设置为8m/s，以最大程度上地增加生产效率。当然这里风速的选择， 也是通过大量实验得出的结论，当风速超过8m/s时，虽然风没有直接吹在初成 品膜表面，但由于空气段内空气流动速度极快，对初成品膜表面结构容易产生 破坏，使次品率提高。
S3：凝固浴，即将S2步骤完成后的初成品膜浸入凝固浴中固化成膜，在本 步骤中初成品膜在凝固浴中的固化时间至少持续1分钟，。
S4：清洗，将S3中固化完成的成品膜进行清水清洗，将成品膜表面残留的 一些杂质清洗干净。
S5：烘干，将经过清洗的洁净成品膜进行烘干保存。
如下实施例一至实施例二十所示，分别列举了不同材料的聚合物膜，在本 方法下具体选用了不同成分配比的铸膜液、在不同的工艺参数的情况下，分别 制备的过滤膜。
实施例一：
一种聚醚砜树脂(PES)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为5％的聚醚砜树脂(PES)在30℃的温度下 加入70％的N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合液 A；再向混合液A中加入20％作为非溶剂添加剂的异丙醇和5％作为致孔剂的水， 混合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为60％，温度设置为25℃，空气段长度设置为40cm，空气段中停留时间 设置为50s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速4m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例二：
一种聚醚砜树脂(PES)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为10％的聚醚砜树脂(PES)在30℃的温度 下加入58％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合液 A；再向混合液A中加入30％作为非溶剂添加剂的异丙醇和2％作为致孔剂的水， 混合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为70％，温度设置为30℃，空气段长度设置为45cm，空气段中停留时间 设置为40s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速3m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例三：
一种聚醚砜树脂(PES)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为15％的聚醚砜树脂(PES)在40℃的温度 下加入55％的N,N’-二甲基乙酰胺(DMAC)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混 合液A；再向混合液A中加入25％作为非溶剂添加剂的异丙醇和5％作为致孔剂 的水，混合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为80％，温度设置为27℃，空气段长度设置为30cm，空气段中停留时间 设置为45s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速5m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例四：
一种聚醚砜树脂(PES)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为12％的聚醚砜树脂(PES)在50℃的温度 下加入55％的二甲基亚砜(DMSO)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合液A； 再向混合液A中加入30％作为非溶剂添加剂的异丙醇和3％作为致孔剂的水，混 合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为75％，温度设置为25℃，空气段长度设置为35cm，空气段中停留时间 设置为50s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速3m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例五：
一种聚偏氟乙烯(PVDF)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为2％的聚偏氟乙烯(PVDF)在30℃的温度 下加入80％的N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合 液A；再向混合液A中加入15％作为非溶剂添加剂的异丙醇和3％作为致孔剂的 水，混合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为40％，温度设置为25℃，空气段长度设置为20cm，空气段中停留时间 设置为35s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速6m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例六：
一种聚偏氟乙烯(PVDF)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为5％的聚偏氟乙烯(PVDF)在30℃的温度 下加入73％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合液 A；再向混合液A中加入20％作为非溶剂添加剂的异丙醇和2％作为致孔剂的水， 混合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为50％，温度设置为26℃，空气段长度设置为30cm，空气段中停留时间 设置为45s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速4m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例七：
一种聚偏氟乙烯(PVDF)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为15％的聚偏氟乙烯(PVDF)在30℃的温 度下加入40％的N,N’-二甲基乙酰胺(DMAC)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成 混合液A；再向混合液A中加入40％作为非溶剂添加剂的异丙醇和5％作为致孔 剂的水，混合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为50％，温度设置为28℃，空气段长度设置为50cm，空气段中停留时间 设置为20s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速8m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例八：
一种聚偏氟乙烯(PVDF)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为12％的聚偏氟乙烯(PVDF)在30℃的温 度下加入43％的二甲基亚砜(DMSO)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合液A； 再向混合液A中加入43％作为非溶剂添加剂的异丙醇和2％作为致孔剂的水，混 合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为60％，温度设置为29℃，空气段长度设置为40cm，空气段中停留时间 设置为30s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速7m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例九：
一种醋酸纤维素(CA)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为2％的醋酸纤维素(CA)在30℃的温度下 加入80％的N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合液 A；再向混合液A中加入15％作为非溶剂添加剂的异丙醇和3％作为致孔剂的水， 混合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为40％，温度设置为25℃，空气段长度设置为30cm，空气段中停留时间 设置为55s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速2m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例十：
一种醋酸纤维素(CA)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为5％的聚氯乙烯(PVC)在30℃的温度下加 入72％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合液A； 再向混合液A中加入20％作为非溶剂添加剂的异丙醇和3％作为致孔剂的水，混 合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为50％，温度设置为26℃，空气段长度设置为35cm，空气段中停留时间 设置为50s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速3m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例十一：
一种醋酸纤维素(CA)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为14％的醋酸纤维素(CA)在60℃的温度下 加入40％的N,N’-二甲基乙酰胺(DMAC)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合 液A；再向混合液A中加入42％作为非溶剂添加剂的异丙醇和4％作为致孔剂的 水，混合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为65％，温度设置为29℃，空气段长度设置为45cm，空气段中停留时间 设置为60s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速2m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例十二：
一种醋酸纤维素(CA)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为8％的醋酸纤维素(CA)在60℃的温度下 加入59％的二甲基亚砜(DMSO)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合液A； 再向混合液A中加入32％作为非溶剂添加剂的异丙醇和1％作为致孔剂的水，混 合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为80％，温度设置为26℃，空气段长度设置为40cm，空气段中停留时间 设置为55s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速3m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例十三：
一种硝酸纤维素(CN)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为5％的硝酸纤维素(CN)在40℃的温度下 加入70％的N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合液 A；再向混合液A中加入20％作为非溶剂添加剂的异丙醇和5％作为致孔剂的水， 混合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为40％，温度设置为25℃，空气段长度设置为45cm，空气段中停留时间 设置为40s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速4m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例十四：
一种硝酸纤维素(CN)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为10％的硝酸纤维素(CN)在30℃的温度下 加入56％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合液A； 再向混合液A中加入33％作为非溶剂添加剂的异丙醇和1％作为致孔剂的水，混 合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为70％，温度设置为50℃，空气段长度设置为45cm，空气段中停留时间 设置为30s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速5m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例十五：
一种硝酸纤维素(CN)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为11％的硝酸纤维素(CN)在60℃的温度下 加入56％的N,N’-二甲基乙酰胺(DMAC)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合 液A；再向混合液A中加入29％作为非溶剂添加剂的异丙醇和4％作为致孔剂的 水，混合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为50％，温度设置为28℃，空气段长度设置为50cm，空气段中停留时间 设置为45s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速3m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例十六：
一种硝酸纤维素(CN)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为15％的硝酸纤维素(CN)在80℃的温度下 加入60％的二甲基亚砜(DMSO)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合液A； 再向混合液A中加入22％作为非溶剂添加剂的异丙醇和3％作为致孔剂的水，混 合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为60％，温度设置为25℃，空气段长度设置为40cm，空气段中停留时间 设置为60s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速2m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例十七：
一种聚氯乙烯(PVC)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为2％的聚氯乙烯(PVC)在30℃的温度下加 入70％的N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合液A； 再向混合液A中加入24％作为非溶剂添加剂的异丙醇和4％作为致孔剂的水，混 合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为40％，温度设置为25℃，空气段长度设置为50cm，空气段中停留时间 设置为60s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速2m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例十八：
一种聚氯乙烯(PVC)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为10％的聚氯乙烯(PVC)在40℃的温度下 加入55％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合液A； 再向混合液A中加入32％作为非溶剂添加剂的异丙醇和3％作为致孔剂的水，混 合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为70％，温度设置为30℃，空气段长度设置为45cm，空气段中停留时间 设置为30s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速6m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例十九：
一种聚氯乙烯(PVC)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为15％的聚氯乙烯(PVC)在45℃的温度下 加入50％的N,N’-二甲基乙酰胺(DMAC)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合 液A；再向混合液A中加入34％作为非溶剂添加剂的异丙醇和1％作为致孔剂的 水，混合均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为90％，温度设置为28℃，空气段长度设置为20cm，空气段中停留时间 设置为50s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速3m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
实施例二十：
一种聚氯乙烯(PVC)过滤膜的制备方法，方法包括：
S1：配置铸膜液；先将重量比为6％的聚氯乙烯(PVC)在50℃的温度下加 入60％的二甲基亚砜(DMSO)溶剂中，混合搅拌至均匀，形成混合液A；再 向混合液A中加入30％作为非溶剂添加剂的异丙醇和4％作为致孔剂的水，混合 均匀形成铸膜液。
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相；在本步骤中，空气段的湿 度设置为65％，温度设置为30℃，空气段长度设置为45cm，空气段中停留时间 设置为40s，以达到完全预分相。并且在空气段的过程中，使用吹风设备对初成 品膜进行吹风，以加速其预分相的速度。具体的吹风设置为：风速5m/s，风向 与初成品膜流延方向相同。
S3：凝固浴，将S2步骤中预分相完成的初成品膜，浸入水中进行分相/固 化。
S4：清洗；除去成品膜上残留的杂质。
S5：烘干。
下表五为上述实施例一至实施例二十具体成膜后膜的相关性能参数表：
表五：
| 样品 | 聚合物材料 | 孔径(μm) | 孔隙率(％) | 流速(m/s) | 通量(L/H/bar/cm<sup>2</sup>) |
| 实施例一 | PES | 5.2 | 70 | 12 | 89 |
| 实施例二 | PES | 1.1 | 72 | 80 | 20 |
| 实施例三 | PES | 0.4 | 75 | 180 | 5 |
| 实施例四 | PES | 0.8 | 74 | 120 | 11 |
| 实施例五 | PVDF | 10.5 | 80 | 7 | 260 |
| 实施例六 | PVDF | 5.6 | 81 | 11 | 100 |
| 实施例七 | PVDF | 0.4 | 79 | 185 | 12 |
| 实施例八 | PVDF | 0.6 | 78 | 100 | 40 |
| 实施例九 | CA | 12 | 82 | 6 | 280 |
| 实施例十 | CA | 5.8 | 81 | 10 | 112 |
| 实施例十一 | CA | 0.2 | 75 | 290 | 2.2 |
| 实施例十二 | CA | 0.78 | 79 | 115 | 15 |
| 实施例十三 | CN | 4.8 | 80 | 13 | 102 |
| 实施例十四 | CN | 0.8 | 78 | 120 | 12 |
| 实施例十五 | CN | 0.65 | 77 | 95 | 45 |
| 实施例十六 | CN | 0.2 | 75 | 300 | 1.8 |
| 实施例十七 | PVC | 12 | 85 | 6 | 290 |
| 实施例十八 | PVC | 0.6 | 86 | 102 | 45 |
| 实施例十九 | PVC | 0.45 | 82 | 195 | 13 |
| 实施例二十 | PVC | 3.1 | 80 | 20 | 56 |
以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解，在阅读了本发明的上 述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价 形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种过滤膜的制备方法，其特征在于所述方法包括：
S1：配置铸膜液；
所述铸膜液包括重量比设置为40%-80%之间的溶剂、2%-15%之间的聚合物材料、15%-45%之间的非溶剂添加剂和0%-5%之间的致孔剂，所述聚合物材料能溶于溶剂中；
所述聚合物材料的溶度参数记为X，非溶剂添加剂的溶度参数记为Y，致孔剂的溶度参数记为Z，所述X、Y、Z之间需满足下式（1）、（2）；
（1）0.7X≤Y≤1.3X；
（2）Z＞1.4X；
所述溶剂选用N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜等中任意一种或任意组合；
所述聚合物材料选择为聚醚砜树脂、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、硝酸纤维素和聚氯乙烯等中的一种；
S2：预成型，将铸膜液进入空气段进行预分相至膜面变浑浊；
S3：凝固浴，将S2步骤完成后的初成品膜浸入凝固浴；
S4：清洗；
S5：烘干。
2.根据权利要求1所述的过滤膜的制备方法，其特征在于，在S1步骤中所述非溶剂添加剂的质量比为20%-35%之间。
3.根据权利要求1所述的过滤膜的制备方法，其特征在于，所述S1步骤中铸膜液的配置过程，先将溶剂和聚合物材料在30℃-80℃之间的温度下混合均匀，再加入非溶剂添加剂和致孔剂混合均匀，所述非溶剂添加剂和致孔剂均为小分子化合物。
4.根据权利要求1所述的过滤膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物材料的分子量设置在30000-220000之间。
5.根据权利要求1所述的过滤膜的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中空气段内分相至非溶剂添加剂挥发后，铸膜液内非溶剂添加剂残留占铸膜液总质量的2%-30%之间时，停止S2步骤。
6.根据权利要求1所述的过滤膜的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中溶剂、非溶剂添加剂和致孔剂均有一定程度的挥发，所述S2步骤中在距离初成品膜表面40cm-60cm位置处的挥发性物质浓度小于等于2000ppm时，结束预分相。
7.根据权利要求1所述的过滤膜的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中空气段湿度设置为大于等于40%，温度设置为25℃-30℃之间，空气段中停留时间设置为0s-300s之间。
8.根据权利要求1或4或5或6所述的过滤膜的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中，在空气段对预分相的初成品膜进行吹风。
9.根据权利要求1所述的过滤膜的制备方法，其特征在于：所述S3步骤中凝固浴中持续时间至少为1min。
10.根据权利要求1所述的过滤膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物材料选择为聚醚砜树脂，非溶剂添加剂选择为乙二醇，致孔剂选择为水；或者所述聚合物材料选择为聚偏氟乙烯，非溶剂添加剂选择为异丙醇，致孔剂选择为水；或者所述聚合物材料选择为聚氯乙烯，非溶剂添加剂选择为甲醇，致孔剂选择为甘油；或者所述聚合物材料选择为醋酸纤维素，非溶剂添加剂选择为乙二醇，致孔剂选择为水；或者所述聚合物材料选择为硝酸纤维素，非溶剂添加剂选择为乙二醇，致孔剂选择为水。
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