CN112657346B - 一种rc超滤膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种RC超滤膜，包括纤维状基材层、支撑层和超滤层，所述支撑层和超滤层中均包含有交联改性RC聚合物，其特征在于：所述RC超滤膜制备时的铸膜液的粘度设置在10000cpa.s‑200000cpa.s之间，所述支撑层的厚度设置在60‑85um之间，所述支撑层深入基材层的厚度至少为30um，所述基材层表面任意一根纤维的端部和超滤层之间存在间隙。本发明所要达到的目的是提供一种超滤层结构更加完整、成品质量更高的RC超滤膜及其制备方法。

Description

一种RC超滤膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及超滤膜，特别是一种RC超滤膜及其制备方法。

背景技术

超滤膜是一种用于超滤过程能将一定大小的高分子胶体或悬浮颗粒从溶液 中分离出来的高分子半透膜。广泛用于工业废水和工艺水的深度处理，如化工、 食品和医药工业中大分子物质的浓缩、纯化和分离，生物溶液的除菌，印染废 水中染料的分离，石油化工废水中回收甘油，照相化学废水中回收银以及超纯 水的制备，此外，还可用于污泥浓缩脱水等。

一般来说，超滤膜包括有纤维状的基材层、支撑层和超滤层。从厚度上来 说，超滤层的厚度最薄，支撑层和基材层的厚度相对超滤层来说较厚。但在超 滤膜成膜的过程中，基材层上的纤维由于本身材质的原因容易保持向外突出的 形态，而突出的纤维有可能戳至超滤层，破坏超滤层的结构。一旦出现这样的 情况，超滤层上的过滤孔就会变大，使得超滤层能够允许比要求所规定的截留 极限大的粒子通过，影响其超滤效果。因此不但在选择基材的时候需要尽可能 选择较为平整、没有毛刺、凸刺的纤维状基材层，在其他原料的选择和制备方 法上也需要进行相应的优化，以此保证基材层上的纤维不会戳至超滤层破坏其 孔隙结构。

发明内容

本发明所要达到的目的是提供一种超滤层结构更加完整、成品质量更高的 RC超滤膜及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种RC超滤膜，包括纤维 状基材层、支撑层和超滤层，所述支撑层和超滤层中均包含有交联改性RC聚合 物，所述RC超滤膜制备时的铸膜液的粘度设置在10000cpa.s-200000cpa.s之间， 所述支撑层的厚度设置在60-85um之间，所述支撑层深入基材层的厚度至少为 30um，所述基材层表面任意一根纤维的端部和超滤层之间存在间隙。

通过采用上述技术方案，主要限定了RC超滤膜制备时的铸膜液的粘度值， 当铸膜液的粘度值过低时，虽然铸膜液容易渗透至基材层，最后成膜能使得支 撑层和基材层之间具有较大的结合强度，但基材层表面的纤维还是保持原有的 向外突出的状态，不容易被“压平”，因此会存在纤维戳坏超滤层结构的现象； 当铸膜液粘度值过高时，虽然容易将基材层表面的纤维“压平”，但铸膜液不 容易渗透进入基材层内部进行结合，导致最后成膜的支撑层和基材层之间的结 合强度较低。通过RC超滤膜制备时的铸膜液的粘度的限定，结合支撑层的厚度 以及支撑层深入基材层的厚度来保证基材层表面的纤维不会戳坏超滤层的结 构。

进一步的，所述基材层为PET材料或PP材料或PE材料之一或复合，所述 基材层的纤维粗细设置在10-100um之间。

通过采用上述技术方案，限定了基材层的材料以及纤维粗细。不同材料可 形成皮芯结构，外层的材料较内层材料的熔点可以相对偏低，在对基材层进行 热压时其纤维外层的材料能够融化将纤维粘住，使得基材层整体保证一个较好 的平整度；同时皮芯结构的纤维，具有较好的柔软性，在后续将铸膜液涂在其 表面时能更顺利地将纤维“压平”。较细的纤维在RC超滤膜制备时，由于本身 细小，容易被铸膜液“压平”，但又较为容易从基材层表面脱落；而较粗的纤 维在RC超滤膜制备时，虽然不容易从基材层表面脱落，但不易被铸膜液“压平”， 会产生纤维戳坏超滤层表面结构的情况，因此不光需要限定RC超滤膜制备时的铸膜液的粘度，还对基材层的选型做了相关的限定。

进一步的，所述基材层的表面上纤维最高位置和最低位置之间的高度差小 于60um。

通过采用上述技术方案，从基材层的选型上进一步进行限定，保证纤维状 基材层的表面纤维不会过于突出，以保证成品膜的超滤层不会被纤维戳破，影 响产品质量。

进一步的，所述基材层的厚度设置在160-180um之间，所述超滤层的厚度 设置在100-300nm之间。

通过采用上述技术方案，分别限定了基材层和超滤层的厚度，保证RC超滤 膜整体的厚度不会过大，节省成本。

进一步的，所述基材层的孔径设置在50-100um之间，所述支撑层的孔径设 置在0.05-10um之间，所述超滤层的孔径设置在1-50nm之间。

通过采用上述技术方案，保证了RC超滤膜在具有良好的超滤截留性能的同 时，能够拥有较优的流速。

进一步的，所述交联改性RC聚合物的交联度设置在0.02-0.5之间。

进一步的，所述交联改性RC聚合物的分子之间通过至少1个环氧官能团连 接。

通过采用上述技术方案，将RC超滤膜进行交联，即对其进行改性，在交联 改性的过程中，再生纤维素中的C2、C3、C6位置上的羟基与环氧官能团发生 开环加成反应，生成-O-R-O-结构，使得分子链之间通过共价键相互连接，结构 强度更高，不容易溶胀，同时还使得再生纤维素超滤膜的耐碱性能得到提高。

进一步的，所述RC超滤膜具有1000道尔顿-1000000道尔顿的截留标准分 子量。

进一步的，所述RC超滤膜具有3000道尔顿的截留标准分子量。

通过采用上述技术方案，限定了RC超滤膜的截留范围，即使用的情况，特 别是截留过滤3000道尔顿的标准分子量的杂质。

本发明申请中，还公开了一种RC超滤膜的制备方法，所述方法包括步骤： S1：提供纤维状基材层；S2：配置CA铸膜液，将CA铸膜液均匀覆盖在基材层 表面，所述CA铸膜液的粘度的设置在10000cpa.s-200000cpa.s之间；S3：凝固 浴中进行分相，形成CA膜；S4：在碱性溶液中对CA膜进行水解，形成RC膜； S5：将RC膜在碱性环境下和水溶性交联剂进行交联，得到成品膜。

通过采用上述技术方案，能够制得一种RC超滤膜。先通过CA铸膜液涂覆 (或喷洒等其他方式)均匀分布在基材层表面，在进行分相得到CA膜，再将 CA膜水解成RC膜，进一步对其进行交联，通过控制铸膜液的粘度，保证基材 层表面的纤维能够被“压平”以使得最后得到的这种RC超滤膜的超滤层不会被 向外突出的纤维戳坏。

进一步的，所述S1步骤中提供的基材层的纤维粗细选取在10-100um之间。

通过采用上述技术方案，限定了基材层的材料以及纤维粗细，较细的纤维 在RC超滤膜制备时，由于本身细小，容易被铸膜液“压平”。

进一步的，所述S1步骤中提供的基材层的表面上纤维最高位置和最低位置 之间的高度差小于60um。

通过采用上述技术方案，从基材层的选型上进一步进行限定，保证纤维状 基材层的表面纤维不会过于突出，以保证成品膜的超滤层不会被纤维戳破，影 响产品质量。

进一步的，所述S3步骤中凝固浴成分为去离子水，分相时间不大于1min， 分相温度设置为常温。

通过采用上述技术方案，保证了铸膜液能够顺利固化成膜，形成符合要求 的CA膜。

进一步的，所述S5步骤中的交联剂的分子链中至少包含两个环氧官能团。

进一步的，所述交联剂的浓度设置在10％-50％之间。

进一步的，所述S5步骤中，交联时间设置在1h-120h之间，温度设置在30℃ -80℃之间。

进一步的，所述S4步骤中碱性溶液的浓度控制在0.01mol/L-1mol/L之间。

进一步的，所述S4步骤时，温度控制在30℃-80℃之间，时间控制在 1min-60min之间。

通过采用上述技术方案，保证了RC超滤膜能够在碱性环境下顺利地进行交 联，增加强度，减少溶胀。

进一步的，所述S1步骤中，对基材层进行火焰处理，所述火焰处理包括火 烧步骤和热压步骤。

进一步的，所述火烧步骤中，基材层经火烧的速度设置在10m/min-13m/min 之间。

进一步的，所述热压步骤中，热压的压力设置在0.1MPa-0.5MPa之间，热 压的温度设置在200℃-220℃之间，基材层经热压的速度设置在 10m/min-13m/min之间。

通过采用上述技术方案，通过火焰处理的基材层表面，突出的纤维将会减 少很多，在火烧步骤中被烧掉，而在经过火烧步骤后进一步进行热压步骤，可 以让火烧后的基材层的表面压的更加平整，使其表面尽可能少的保留向外突出 的纤维，从而减少突出的纤维戳坏超滤层的可能性，保证RC超滤膜的产品质量。

本发明相比现有技术来说，本申请中所述的RC超滤膜具有的优点在于：1. 良品率高，由于对基材层的相关设置，使得纤维不容易向外戳至超滤层破坏超 滤层结构。2.成品RC超滤膜的溶胀度小，在使用时不会发生较大的溶胀，不会 破坏超滤层结构，影响过滤效果。本申请中的RC超滤膜的制备方法，相比现有 技术的优点在于：1.能够提高产品质量。2.制备方法简单。3.对于原材料的选择 可控。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为PVPC17透过率测试的装置示意图；

图2为水通量测试装置示意图；

图3为切向流和扩散流测试装置示意图。

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，下面结合附图和 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。

实施例一：

一种RC超滤膜的制备方法：

S1：选择PET纤维状基材层，该基材层的厚度为160um，孔径为50um， 纤维粗细设置在30-40um之间，表面上纤维最高位置和最低位置之间的高度差 值为40um；并且再对其进行火焰处理，先使用火焰喷枪对基材层进行表面的火 烧步骤，基材层经火烧的速度设置为10m/min，在火烧之后对基材层进行热压， 热压时的压力设置为0.1MPa，环境温度设置在200℃，并且基材层在热压时的 速度也设置为10m/min。

S2：配置粘度为18000cpa.s的CA铸膜液，将CA铸膜液均匀涂覆于基材层 表面，控制其涂覆的量来控制支撑层本身的厚度以及支撑层深入基材层的深度。

S3：将涂覆有CA铸膜液的基材层浸入去离子水凝固浴中进行分相固化， 本步骤中，温度为25℃，分相持续时间为10s。

S4：将经过S3步骤后的膜置于0.01mol/L的氢氧化钠水溶液中进行水解， 将CA膜转化成RC膜，在本步骤中水解的温度设置为30℃，时间设置为540min。

S5：将RC膜置于碱性环境下进行交联，本实施例中使用的交联剂为环氧 氯丙烷，交联剂的浓度设置为10％，交联的温度设置为30℃，交联时间为1h， 交联度设置为0.02。

通过采用上述方法制备的RC超滤膜，其整体厚度为250um，支撑层厚度为 80um，支撑层深入基材层中的深度为38um，超滤层的厚度为120nm；支撑层的 孔径为0.8um，超滤层的截留分子量为6k。

实施例二：

一种RC超滤膜的制备方法：

S1：选择PET纤维状基材层，该基材层的厚度为165um，孔径为50um， 纤维粗细设置在30-40um之间，表面上纤维最高位置和最低位置之间的高度差 值为40um；并且再对其进行火焰处理，先使用火焰喷枪对基材层进行表面的火 烧步骤，基材层经火烧的速度设置为10.5m/min，在火烧之后对基材层进行热压， 热压时的压力设置为0.2MPa，环境温度设置在205℃，并且基材层在热压时的 速度也设置为10.5m/min。

S2：配置粘度为35600cpa.s的CA铸膜液，将CA铸膜液均匀涂覆于基材层 表面，控制其涂覆的量来控制支撑层本身的厚度以及支撑层深入基材层的深度。

S3：将涂覆有CA铸膜液的基材层浸入去离子水凝固浴中进行分相固化， 本步骤中，温度为25℃，分相持续时间为20s。

S4：将经过S3步骤后的膜置于0.1mol/L的氢氧化钠中野中进行水解，将 CA膜转化成RC膜，在本步骤中水解的温度设置为40℃，时间设置为10min。

S5：将RC膜置于碱性环境下进行交联，本实施例中使用的交联剂为环氧 氯丙烷，交联剂的浓度设置为20％，交联的温度设置为40℃，交联时间为5h， 交联度设置为0.08。

通过采用上述方法制备的RC超滤膜，其整体厚度为254um，支撑层厚度为 85um，支撑层深入基材层中的深度为35um，超滤层的厚度为125nm；支撑层的 孔径为0.77um，超滤层的截留分子量为4.2k。

实施例三：

一种RC超滤膜的制备方法：

S1：选择PET纤维状基材层，该基材层的厚度为170μm，孔径为60μm， 纤维粗细设置在40-50μm之间，表面上纤维最高位置和最低位置之间的高度差 值为58μm；并且再对其进行火焰处理，先使用火焰喷枪对基材层进行表面的 火烧步骤，基材层经火烧的速度设置为11m/min，在火烧之后对基材层进行热压， 热压时的压力设置为0.3MPa，环境温度设置在210℃，并且基材层在热压时的 速度也设置为11m/min。

S2：配置粘度为30000cpa.s的CA铸膜液，将CA铸膜液均匀涂覆于基材层 表面，控制其涂覆的量来控制支撑层本身的厚度以及支撑层深入基材层的深度。

S3：将涂覆有CA铸膜液的基材层浸入去离子水凝固浴中进行分相固化， 本步骤中，温度为25℃，分相持续时间为30s。

S4：将经过S3步骤后的膜置于0.2mol/L的氢氧化钠中野中进行水解，将 CA膜转化成RC膜，在本步骤中水解的温度设置为50℃，时间设置为20min。

S5：将RC膜置于碱性环境下进行交联，本实施例中使用的交联剂为环氧 氯丙烷，交联剂的浓度设置为30％，交联的温度设置为50℃，交联时间为10h， 交联度设置为0.1。

通过采用上述方法制备的RC超滤膜，其整体厚度为255μm，支撑层厚度 为75μm，支撑层深入基材层中的深度为33μm，超滤层的厚度为150nm；支 撑层的孔径为1.9μm，超滤层的截留分子量为3.8k。

实施例四：

一种RC超滤膜的制备方法：

S1：选择PET纤维状基材层，该基材层的厚度为175μm，孔径为70μm， 纤维粗细设置在40-50μm之间，表面上纤维最高位置和最低位置之间的高度差 值为50μm；并且再对其进行火焰处理，先使用火焰喷枪对基材层进行表面的 火烧步骤，基材层经火烧的速度设置为11.5m/min，在火烧之后对基材层进行热 压，热压时的压力设置为0.4MPa，环境温度设置在215℃，并且基材层在热压 时的速度也设置为11.5m/min。

S2：配置粘度为65000cpa.s的CA铸膜液，将CA铸膜液均匀涂覆于基材层 表面，控制其涂覆的量来控制支撑层本身的厚度以及支撑层深入基材层的深度。

S3：将涂覆有CA铸膜液的基材层浸入去离子水凝固浴中进行分相固化， 本步骤中，温度为25℃，分相持续时间为40s。

S4：将经过S3步骤后的膜置于0.3mol/L的氢氧化钠中野中进行水解，将 CA膜转化成RC膜，在本步骤中水解的温度设置为60℃，时间设置为50min。

S5：将RC膜置于碱性环境下进行交联，本实施例中使用的交联剂为环氧 氯丙烷，交联剂的浓度设置为40％，交联的温度设置为60℃，交联时间为30h， 交联度设置为0.14。

通过采用上述方法制备的RC超滤膜，其整体厚度为260μm，支撑层厚度 为70μm，支撑层深入基材层中的深度为31μm，超滤层的厚度为180nm；支 撑层的孔径为3.7μm，超滤层的截留分子量为5.3k。

实施例五：

一种RC超滤膜的制备方法：

S1：选择PET纤维状基材层，该基材层的厚度为180μm，孔径为80μm， 纤维粗细设置在60-70μm之间，表面上纤维最高位置和最低位置之间的高度差 值为45μm；并且再对其进行火焰处理，先使用火焰喷枪对基材层进行表面的 火烧步骤，基材层经火烧的速度设置为12m/min，在火烧之后对基材层进行热压， 热压时的压力设置为0.5MPa，环境温度设置在220℃，并且基材层在热压时的 速度也设置为12m/min。

S2：配置粘度为82000cpa.s的CA铸膜液，将CA铸膜液均匀涂覆于基材层 表面，控制其涂覆的量来控制支撑层本身的厚度以及支撑层深入基材层的深度。

S3：将涂覆有CA铸膜液的基材层浸入去离子水凝固浴中进行分相固化， 本步骤中，温度为25℃，分相持续时间为50s。

S4：将经过S3步骤后的膜置于0.4mol/L的氢氧化钠中野中进行水解，将 CA膜转化成RC膜，在本步骤中水解的温度设置为70℃，时间设置为100min。

S5：将RC膜置于碱性环境下进行交联，本实施例中使用的交联剂为环氧 氯丙烷，交联剂的浓度设置为50％，交联的温度设置为70℃，交联时间为50h， 交联度设置为0.19。

通过采用上述方法制备的RC超滤膜，其整体厚度为265μm，支撑层厚度 为65μm，支撑层深入基材层中的深度为37μm，超滤层的厚度为200nm；支 撑层的孔径为4.4μm，超滤层的截留分子量为4.7k。

实施例六：

一种RC超滤膜的制备方法：

S1：选择PET纤维状基材层，该基材层的厚度为175μm，孔径为90μm， 纤维粗细设置在70-80μm之间，表面上纤维最高位置和最低位置之间的高度差 值为40μm；并且再对其进行火焰处理，先使用火焰喷枪对基材层进行表面的 火烧步骤，基材层经火烧的速度设置为12.5m/min，在火烧之后对基材层进行热 压，热压时的压力设置为0.4MPa，环境温度设置在215℃，并且基材层在热压 时的速度也设置为12.5m/min。

S2：配置粘度为105000cpa.s的CA铸膜液，将CA铸膜液均匀涂覆于基材 层表面，控制其涂覆的量来控制支撑层本身的厚度以及支撑层深入基材层的深 度。

S3：将涂覆有CA铸膜液的基材层浸入去离子水凝固浴中进行分相固化， 本步骤中，温度为25℃，分相持续时间为60s。

S4：将经过S3步骤后的膜置于0.5mol/L的氢氧化钠中野中进行水解，将 CA膜转化成RC膜，在本步骤中水解的温度设置为80℃，时间设置为150min。

S5：将RC膜置于碱性环境下进行交联，本实施例中使用的交联剂为环氧 氯丙烷，交联剂的浓度设置为45％，交联的温度设置为80℃，交联时间为70h， 交联度设置为0.25。

通过采用上述方法制备的RC超滤膜，其整体厚度为270μm，支撑层厚度 为80μm，支撑层深入基材层中的深度为40μm，超滤层的厚度为220nm；支 撑层的孔径为5.3μm，超滤层的截留分子量为3.5k。

实施例七：

一种RC超滤膜的制备方法：

S1：选择PET纤维状基材层，该基材层的厚度为170μm，孔径为100μm， 纤维粗细设置在80-90μm之间，表面上纤维最高位置和最低位置之间的高度差 值为35μm；并且再对其进行火焰处理，先使用火焰喷枪对基材层进行表面的 火烧步骤，基材层经火烧的速度设置为13m/min，在火烧之后对基材层进行热压， 热压时的压力设置为0.5MPa，环境温度设置在210℃，并且基材层在热压时的 速度也设置为13m/min。

S2：配置粘度为125000cpa.s的CA铸膜液，将CA铸膜液均匀涂覆于基材 层表面，控制其涂覆的量来控制支撑层本身的厚度以及支撑层深入基材层的深 度。

S3：将涂覆有CA铸膜液的基材层浸入去离子水凝固浴中进行分相固化， 本步骤中，温度为25℃，分相持续时间为50s。

S4：将经过S3步骤后的膜置于0.6mol/L的氢氧化钠中野中进行水解，将 CA膜转化成RC膜，在本步骤中水解的温度设置为70℃，时间设置为250min。

S5：将RC膜置于碱性环境下进行交联，本实施例中使用的交联剂为环氧 氯丙烷，交联剂的浓度设置为50％，交联的温度设置为60℃，交联时间为90h， 交联度设置为0.3。

通过采用上述方法制备的RC超滤膜，其整体厚度为265μm，支撑层厚度 为75μm，支撑层深入基材层中的深度为42μm，超滤层的厚度为240nm；支 撑层的孔径为10μm，超滤层的截留分子量为3.2k。

实施例八：

一种RC超滤膜的制备方法：

S1：选择PET纤维状基材层，该基材层的厚度为165μm，孔径为95μm， 纤维粗细设置在90-100μm之间，表面上纤维最高位置和最低位置之间的高度 差值为30μm；并且再对其进行火焰处理，先使用火焰喷枪对基材层进行表面 的火烧步骤，基材层经火烧的速度设置为13m/min，在火烧之后对基材层进行热 压，热压时的压力设置为0.5MPa，环境温度设置在205℃，并且基材层在热压 时的速度也设置为13m/min。

S2：配置粘度为165000cpa.s的CA铸膜液，将CA铸膜液均匀涂覆于基材 层表面，控制其涂覆的量来控制支撑层本身的厚度以及支撑层深入基材层的深 度。

S3：将涂覆有CA铸膜液的基材层浸入去离子水凝固浴中进行分相固化， 本步骤中，温度为25℃，分相持续时间为45s。

S4：将经过S3步骤后的膜置于0.8mol/L的氢氧化钠中野中进行水解，将 CA膜转化成RC膜，在本步骤中水解的温度设置为65℃，时间设置为350min。

S5：将RC膜置于碱性环境下进行交联，本实施例中使用的交联剂为环氧 氯丙烷，交联剂的浓度设置为45％，交联的温度设置为55℃，交联时间为110h， 交联度设置为0.4。

通过采用上述方法制备的RC超滤膜，其整体厚度为260μm，支撑层厚度 为70μm，支撑层深入基材层中的深度为45μm，超滤层的厚度为270nm；支 撑层的孔径为7.2μm，超滤层的截留分子量为3.3k。

实施例九：

一种RC超滤膜的制备方法：

S1：由PET和PE复合形成皮芯结构的基材层，即在基材层的所有纤维外 部均包裹有PE材料，该基材层的厚度为160μm，孔径为85μm，纤维粗细设 置在90-100μm之间，表面上纤维最高位置和最低位置之间的高度差值为25μ m；并且再对其进行火焰处理，先使用火焰喷枪对基材层进行表面的火烧步骤， 基材层经火烧的速度设置为11m/min，在火烧之后对基材层进行热压，热压时的 压力设置为0.45MPa，环境温度设置在208℃，并且基材层在热压时的速度也设 置为11m/min。

S2：配置粘度为200000cpa.s的CA铸膜液，将CA铸膜液均匀涂覆于基材 层表面，控制其涂覆的量来控制支撑层本身的厚度以及支撑层深入基材层的深 度。

S3：将涂覆有CA铸膜液的基材层浸入去离子水凝固浴中进行分相固化， 本步骤中，温度为25℃，分相持续时间为35s。

S4：将经过S3步骤后的膜置于0.8mol/L的氢氧化钠中野中进行水解，将 CA膜转化成RC膜，在本步骤中水解的温度设置为35℃，时间设置为450min。

S5：将RC膜置于碱性环境下进行交联，本实施例中使用的交联剂为环氧 氯丙烷，交联剂的浓度设置为40％，交联的温度设置为45℃，交联时间为120h， 交联度设置为0.5。

通过采用上述方法制备的RC超滤膜，其整体厚度为255μm，支撑层厚度 为65μm，支撑层深入基材层中的深度为47μm，超滤层的厚度为300nm；支 撑层的孔径为9μm，超滤层的截留分子量为3k。

对比例一：

对比例一和实施例一基本相同，区别仅在于S2步骤中铸膜液粘度的区别， 在对比例一中，铸膜液的粘度为5000cp.s。由于铸膜液的粘度不同，因此最后成 品RC超滤膜的整体厚度为255um，支撑层厚度为81um，支撑层深入基材层中 的深度为36um，超滤层的厚度为122nm，支撑层的孔径为0.82um，超滤层的截 留分子量9.6k。

对比例二：

对比例二和实施例一基本相同，区别仅在于S2步骤中铸膜液粘度的区别， 在对比例二中，铸膜液的粘度为246000cpa.s。由于铸膜液的粘度不同，因此最 后成品RC超滤膜的整体厚度为253um，支撑层厚度为77um，支撑层深入基材 层中的深度为31um，超滤层的厚度为122nm，支撑层的孔径为0.82um，超滤层 的截留分子量1k。

对比例三：

对比例三和实施例一基本相同，区别在于所述基材层上的纤维粗细范围不 同，在本对比例中，基材层上纤维粗细设置在5-10μm之间。最后成品RC超 滤膜的整体厚度为245μm，支撑层厚度为85μm，支撑层深入基材层中的深度 为34μm，超滤层的厚度为130nm，支撑层的孔径为0.88μm，超滤层的截留分 子量为2.8k。

对比例四：

对比例四和实施例一基本相同，区别在于所述基材层上的纤维粗细范围不 同，在本对比例中，基材层上纤维粗细设置在120-130μm之间。最后成品RC 超滤膜的整体厚度为280μm，支撑层厚度为50μm，支撑层深入基材层中的深 度为20μm，超滤层的厚度为120nm，支撑层的孔径为0.67μm，超滤层的截留 分子量为6.7k。

对比例五：

对比例五和实施例一基本相同，区别在于所述S5步骤中交联的交联度设置 为0.01，最后成品RC超滤膜的整体厚度为275μm，支撑层厚度为35μm，支 撑层深入基材层中的深度为35μm，超滤层的厚度为140nm，支撑层的孔径为7 μm，超滤层的截留分子量为8.2k。

对比例六：

对比例六和实施例一基本相同，区别在于所述S5步骤中交联的交联度设置 为1，最后成品RC超滤膜的整体厚度为280μm，支撑层厚度为55μm，支撑 层深入基材层中的深度为25μm，超滤层的厚度为130nm，支撑层的孔径为0.55 μm，超滤层的截留分子量为2k。

将实施例一至实施例九、对比例一至对比例六制备的RC超滤膜，对其进行 相关性能测试，并将结果记录详见下表一。如图1所示的为PVPC17透过率测 试的装置示意图，测试的具体方法为：1.排空系统并将其设置为循环。2.完全打 开回流阀和滤液阀。3.将测试溶液添加到进料罐中。使用约4L/m2，但不低于系 统滞留体积的两倍。关闭滤液阀，调节泵速和回流阀以建立2bar的进料压力 (30psi)和回流压力0.7bar(10psi)。4.让溶液循环5min。5.取样回流液(初始 循环溶液)。非常缓慢(超过15-30s)打开滤液阀，小心地提高泵速以重新建 立2bar/0.7bar(30/10psi)的压力(监控滤液压力，当第一次打开阀门时，什 么都不会发生。当压力开始时下降，继续打开滤液阀非常慢和小心)。6.在滤液 阀完全打开后，让溶液循环5min。取样进料液，回流液和滤液。7.进料液，回 流液和滤液里面pvp c17的含量测量，数据处理。在下表一中，结合强度即为支 撑层和基材层之间的结合强度，具体可将RC超滤膜对折进行摩擦，通过观察其 表面是否产生碎屑，产生碎屑的量来判断。更具体地为：选取直径为5cm的圆 片膜，将其对折，在其两侧使用夹板夹紧对折后的圆片膜，并且夹紧力设置为10N，夹紧后于垂直于对折方向上来回滑动10次，单次滑动距离为1cm。

表一：

通过观察上表一，可以发现，当RC超滤膜制备时的铸膜液粘度在 40000-140000cpa.s之间时，其表面超滤层的结构不会被基材层的纤维戳破而破 坏，同时支撑层和基材层之间又具有较好的结合强度；当铸膜液粘度小于 40000cpa.s时，即对比例一，就发生了基材层纤维戳破超滤层，导致C17全透 过的情况。当铸膜液粘度大于140000时，即对比例二，虽然C17截留性能很好， 但由于铸膜液不能顺利深入基材层，从而导致和基材层之间的结合强度较低， 容易产生碎屑。当基材层的纤维粗细过粗时，其结构强度较大，但膜相对较硬， 折叠时容易破坏超滤层结构；当基材层的纤维粗细过细时，其结构强度较低， 无法应用在相对较高压力的工况。

进一步，对实施例一至实施例九、对比例一至对比例六所制得的RC超滤膜， 制备成3K实验室级膜包(即过滤面积为0.11㎡的膜包)，在室温的条件下， 长时间静态浸泡在60％的乙腈溶液中，然后测试其NWP值(标准水通量)、扩 散流和切向流流量。通过这三组数据来反应再生纤维素超滤膜的乙腈化学兼容 性，即反应不同的再生纤维素超滤膜在乙腈溶液中的溶胀程度，具体情况详见 下表二。

在表二中的NWP值，具体测试方法如下，如图2所示将测试装置进行组装， 向进料罐中注满水，开启泵，调节到以下压力：切向流过滤系统以使回流端循 环并渗透回到进料罐；在进料罐中注入足量的超纯水或注射用水，完全打开进 料、回流和透过端阀门；启动进料泵，并调节它和回流阀以获得0.35bar(5psi) 的跨膜压力。使用量筒，测量并记录透过端流速，单位为mL/min；调节进料泵 和回流端阀门以获得1bar(15psi)的跨膜压力。使用量筒，测量并记录透过端 流速，单位为mL/min。水通量LMH(L/㎡/h)＝(透过端流速mL/min÷膜面积 ㎡)×0.06。并进一步换算成NWP值。在表一中的扩散流值，具体测试方法如 下，如图3所示将测试装置进行组装。先关闭空气阀，压力调节器设置为0bar (0psi)。关闭进料阀和排水阀，打开回流阀和投过阀；打开空气阀，将膜包进 料-回流管道中的水去除，然后将压力调节器缓慢调节至0.35bar(5psi)；使空 气流过系统，直到水停止从回流管道排出；关闭回流阀，使空气压力从透过口 去除投过管道中的水，缓慢调节压力调节器至1bar(15psi)；用水填充50ml 量筒并将其倒置在装有水的500mL烧杯中，将柔性管连接到透过端出口；当气 泡速率稳定时，记录对应的时间以及量筒中的空气量；当5-10mL的气体被收集时，再次记录下对应的时间和空气体积；计算空气扩散速率(mL/min/@15psi)。 在表一中的切向流流量具体测试方法和测试扩散流值的方法类同，如图3组装 整个测试装置，和扩散流值测试方法中有区别的点在于，在本测试方法中，关 闭透过液阀门，调节泵速和回流阀门，使得压降为2bar，测量此时的循环流量 即为切向流流量。在表一中的溶胀度，具体测试方法如下，取直径为5cm的圆 片膜，浸泡在60％的乙腈溶液中，持续浸泡30天后，取出，对其进行面积测量， 对比原始面积和浸泡后面积计算膜片的溶胀度。

表二：

通过观察表二，不难发现，不论是哪个实施例中的RC超滤膜所制成的3K 实验室级膜包，在交联度符合条件的情况下，相比对比例五来说，拥有更好的 耐乙腈性能，即在乙腈环境下的溶胀度低。虽然对比例六中的RC超滤膜所制成 的3K实验室级膜包也拥有较小的溶胀度，但其交联度过高，更浪费材料。

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 (21)

1.一种RC超滤膜，包括纤维状基材层、支撑层和超滤层，所述支撑层和超滤层中均包含有交联改性RC聚合物，其特征在于：所述RC超滤膜制备时的铸膜液的粘度设置在10000cpa.s-200000cpa.s之间，所述铸膜液形成支撑层和超滤层，所述支撑层的厚度设置在60-85um之间，所述支撑层深入基材层的厚度至少为30um，所述基材层表面任意一根纤维的端部和超滤层之间存在间隙，所述基材层的纤维粗细设置在10-100um之间；所述超滤层的孔径设置在1-50nm之间。

2.根据权利要求1所述的RC超滤膜，其特征在于，所述基材层为PET材料或PP材料或PE材料之一或复合。

3.根据权利要求1或2所述的RC超滤膜，其特征在于，所述基材层的表面上纤维最高位置和最低位置之间的高度差小于60um。

4.根据权利要求1所述的RC超滤膜，其特征在于，所述基材层的厚度设置在160-180um之间，所述超滤层的厚度设置在100-300nm之间。

5.根据权利要求2所述的RC超滤膜，其特征在于，所述基材层的孔径设置在50-100um之间，所述支撑层的孔径设置在0.05-10um之间。

6.根据权利要求1所述的RC超滤膜，其特征在于，所述交联改性RC聚合物的交联度设置在0.02-0.5之间。

7.根据权利要求6所述的RC超滤膜，其特征在于，所述交联改性RC聚合物的分子之间通过至少1个环氧官能团连接。

8.根据权利要求1所述的RC超滤膜，其特征在于，所述RC超滤膜具有1000道尔顿-1000000道尔顿的截留标准分子量。

9.根据权利要求8所述的RC超滤膜，其特征在于，所述RC超滤膜具有3000道尔顿的截留标准分子量。

10.一种制备如权利要求1中所述的RC超滤膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

S1：提供纤维状基材层；

S2：配置CA铸膜液，将CA铸膜液均匀覆盖在基材层表面，所述CA铸膜液的粘度的设置在10000cpa.s-200000cpa.s之间；

S3：凝固浴中进行分相，形成CA膜；

S4：在碱性溶液中对CA膜进行水解，形成RC膜；

S5：将RC膜在碱性环境下和水溶性交联剂进行交联，得到成品膜。

11.根据权利要求10所述的RC超滤膜的制备方法，其特征在于，所述S1步骤中提供的基材层的纤维粗细选取在10-100um之间。

12.根据权利要求10所述的RC超滤膜的制备方法，其特征在于，所述S1步骤中提供的基材层的表面上纤维最高位置和最低位置之间的高度差小于60um。

13.根据权利要求10所述的RC超滤膜的制备方法，其特征在于，所述S3步骤中凝固浴成分为去离子水，分相时间不大于1min，分相温度设置为常温。

14.根据权利要求10所述的RC超滤膜的制备方法，其特征在于，所述S5步骤中的交联剂的分子链中至少包含1个环氧官能团。

15.根据权利要求14所述的RC超滤膜的制备方法，其特征在于，所述交联剂的浓度设置在1%-50%之间。

16.根据权利要求10所述的RC超滤膜的制备方法，其特征在于，所述S5步骤中，交联时间设置在0.1h-120h之间，温度设置在30℃-80℃之间。

17.根据权利要求10所述的RC超滤膜的制备方法，其特征在于，所述S4步骤中碱性溶液的浓度控制在0.01mol/L-1mol/L之间。

18.根据权利要求17所述的RC超滤膜的制备方法，其特征在于，所述S4步骤时，温度控制在30℃-80℃之间，时间控制在1min-540min之间。

19.根据权利要求10所述的RC超滤膜的制备方法，其特征在于，所述S1步骤中，对基材层进行火焰处理，所述火焰处理包括火烧步骤和热压步骤。

20.根据权利要求19所述的RC超滤膜的制备方法，其特征在于，所述火烧步骤中，基材层经火烧的速度设置在10m/min-13m/min之间。

21.根据权利要求19所述的RC超滤膜的制备方法，其特征在于，所述热压步骤中，热压的压力设置在0.1MPa-0.5MPa之间，热压的温度设置在200℃-220℃之间，基材层经热压的速度设置在10m/min-13m/min之间。

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