CN114768549A - 一种抗高压形变的可用做蒸馏膜的多孔膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗高压形变的可用做蒸馏膜的多孔膜及其制备方法：1)制备均质成膜溶液：将成膜聚合物、添加剂加入溶剂中，搅拌至成膜聚合物、添加剂完全溶解；成膜聚合物为15‑30％；溶剂为40‑80％；添加剂为2‑30％；添加剂包括大分子添加剂和小分子添加剂；2)将成膜溶液加热至40‑80℃，并浇筑在成型衬底上，使溶液在成型衬底上延展开；3)将延展开的成膜溶液暴露在潮湿空气中，暴露时间1‑5min，形成最初形态的多孔膜；4)将多孔膜置于30‑80℃的纯水中进一步凝固固化，即得多孔膜。用作蒸馏膜其抗高压形变性能优异，在高压环境下不容易发生形变，延长了膜的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及蒸馏膜技术领域，具体涉及一种抗高压形变的可用做蒸馏膜的多孔膜及其制备方法。
背景技术
膜蒸馏技术是一种新型膜分离技术，它结合了膜分离和传统蒸馏技术的优点，具有分离效率高、运行压力和温度低、可利用工业余热或地热等诸多优点。因此，在海水淡化、超纯水制备、废水处理和共沸混合物的分离等领域具有巨大的应用潜力。
传统的蒸馏膜包括亲水膜和疏水膜两类。亲水膜对水具有良好的渗透性，可以获得高的渗透通量，但不利于干燥和重复使用。疏水膜，虽具有易于干燥和重复使用的优点，但是其渗透通量相对较小，膜分离相对效率较低。
具备疏水特性的PTFE膜常用做蒸馏膜，在低盐度下，具备较高通量和渗透效率，但在高压环境下，容易发生形变，缩短了膜的使用寿命。因此，制备一种具备高通量、高渗透效率，且能够抵抗高压形变的蒸馏膜非常必要。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种抗高压形变的可用做蒸馏膜的多孔膜及其制备方法。
本发明为了实现其目的，采用的技术方案是：
一种抗高压形变的可用做蒸馏膜的多孔膜的制备方法，采用蒸汽诱导相分离法制备，包括如下步骤：
1)制备均质成膜溶液：将成膜聚合物、添加剂加入溶剂中，搅拌至成膜聚合物、添加剂完全溶解；
所述成膜聚合物为聚砜化合物，含有R1-SO2-R2基团，其中，R 1和R2基团是相同或不同的基团，R 1或R2为烷烃、烯烃、炔烃、芳基、烷基、烷氧基、醛、酸酐、酯或醚基团；
所述溶剂为非质子溶剂，选自N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-乙基-2-吡咯烷酮中的一种或多种混合；
所述添加剂包括大分子添加剂和小分子添加剂，所述大分子添加剂的平均分子量≥100kg/mol，大分子添加剂选自聚乙烯吡咯烷酮、交联聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷和聚乙二醇中的一种或多种混合；所述小分子添加剂为甘油或丙二醇；
成膜聚合物在成膜溶液中的质量百分比为15-30％；
溶剂在成膜溶液中的质量百分比为40-80％；
添加剂在成膜溶液中的质量百分比为2-30％；其中，所述大分子添加剂在成膜溶液中的质量百分比为0％-30％；所述小分子添加剂在成膜溶液中的质量为0％-20％；
2)将成膜溶液加热至40-80℃，并浇筑在成型衬底上，使溶液在成型衬底上延展开；
3)将延展开的成膜溶液暴露在潮湿空气中，暴露时间1-5min，随着潮湿空气与成膜溶液相互作用，使成膜溶液发生相分离和固化，形成最初形态的多孔膜；
4)将步骤3)得到的多孔膜置于30-80℃的纯水中进一步凝固固化，最终形成可用做蒸馏膜的多孔膜。
优选地，所述聚砜化合物选自聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜。
优选地，步骤2)中所述成型衬底上为编制网、无纺片材、金属板或者玻璃板。
优选地，步骤1)中
成膜聚合物在成膜溶液中的质量百分比为16-26％或者17-23％或者18-20％；
溶剂在成膜溶液中的质量百分比为49-75％或者60-75％或者62-73％或者64-70％；
添加剂在成膜溶液中的质量百分比为10-25％或者10-20％或者10-18％；其中，所述大分子添加剂在成膜溶液中的质量百分比为0-15％或者0-10％或者2-10％或者9-10％，所述小分子添加剂在成膜溶液中的质量百分比为0-12％或者0-9％或者2-9％。
优选地，步骤1)中将成膜聚合物溶解在溶剂中，在搅拌条件下将添加剂添加到成膜聚合物溶液中，在25-50℃温度下搅拌，使聚合物、添加剂完全溶解；当配方中含有小分子添加剂时，优选先将小分子添加剂溶解在溶剂中，再将成膜聚合物加入溶剂中。
优选地，步骤1)中通过调整成膜聚合物、溶剂、添加剂的比例，控制成膜溶液的凝结值在0.5-5.5％之间，优选2-5％，动态粘度在25℃下≥80kPa.s，优选≥120kPa.s。
优选地，步骤3)所述潮湿空气的相对湿度≥70％，潮湿空气的温度30℃-80℃。
进一步优选地，步骤3)所述潮湿空气的相对湿度90-100％，潮湿空气的温度30℃-60℃。
本发明还提供一种抗高压形变的可用做蒸馏膜的多孔膜，采用上述任一种方法制备得到。
所述多孔膜上平均孔径0.1-15um，孔尺寸均匀性0.5-1，极限抗拉强度≥2.5MPa，断裂伸长率≥10％；在0.1Mpa压差下，压缩率为≤40％。
本发明的抗高压形变的可用做蒸馏膜的多孔膜的形成原理是：
添加剂是降低溶液的热力学稳定性的化合物。没有添加剂的浓液溶液将具有明显更大的凝结值。因此，将添加剂添加到浓液中会降低浓液系统的热力学稳定性。另一方面，添加剂可以调节聚合物溶液的粘度值，在成膜阶段，可以具备合适的延展性，促进膜材料的成型。
本发明的整个蒸汽诱导相分离过程是一个由溶剂、成膜聚合物、添加剂、非溶剂(即步骤3)中的潮湿空气水蒸气)所组成的四元体系，成膜聚合物溶解在溶剂中，待聚合物完全溶解后，将溶液浇筑在合适的衬底上并暴露在非溶剂蒸汽气氛下。随着溶剂的挥发，氛围中的非溶剂在聚合物溶液表面冷凝并逐渐进入聚合物溶液中。整个蒸汽诱导相分离过程是一个动态的传质过程，随着非溶剂在聚合物溶液中的不断增加，溶剂体系逐渐成为聚合物的不良溶剂，使聚合物发生相分离和固化。
通常，聚合物溶液的相分离通常分为两种机理，分别为成核-增长机理和旋节线机理，具体遵循哪种机理，由相分离的组成在热力学相图上的位置所决定。图1的相图中三角形的三个顶点分别代表成膜聚合物、溶剂和非溶剂，三角形内任意一点代表由成膜聚合物、溶剂、非溶剂所构成的三组分体系。
相图中的双节线和旋节线将相图分为3个区域，分别为均相区、亚稳态区、不稳态区。在均相区，三者完全互溶，处于热力学稳定态。在亚稳态区，溶液需要克服一定的能垒才会发生相分离。在不稳定区，由于此时的体系是不稳定的，会自发发生相分离，形成聚合物富相和稀相。
当溶液组成位于亚稳态区时，相分离过程通过成核-增长机理进行，易在聚合物基体中形成蜂窝状孔状孔洞结构。当溶液组成位于不稳定区时，相分离过程通过旋节线机理进行，得到具有双连续结构的聚合物薄膜。
本发明的有益效果是：
通过引入特定的添加剂，控制溶液的凝结值和粘度值，从而使溶液处于热力学稳定态，促使产品形成均相的蜂窝状孔洞结构，通过原料配比的摸索和加工工艺的研发，本发明方法制备的多孔膜厚度≥30um，平均孔径0.1-15um，孔尺寸均匀性0.5-1，产品具有优异的机械性能，极限抗拉强度≥2.5MPa，断裂伸长率≥10％；在0.1Mpa压差下，压缩率为≤40％；且具有高通量、高渗透效率，能够抵抗高压(膜两侧的压力差)形变，用作蒸馏膜其抗高压形变性能优异，在高压环境下不容易发生形变，延长了膜的使用寿命。
附图说明
图1是本发明多孔膜的生成原理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。
下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法；所用化学试剂，如无特别说明，均为常规化学试剂，可通过商购获得。
一、制备方法
一种抗高压形变的可用做蒸馏膜的多孔膜的制备方法，采用蒸汽诱导相分离法制备，包括如下步骤：
1)制备均质成膜溶液：将成膜聚合物、添加剂加入溶剂中，在45℃温度下，搅拌至成膜聚合物、添加剂完全溶解；
所述成膜聚合物为聚砜化合物，含有R1-SO2-R2基团，其中，R 1和R2基团是相同或不同的基团，R 1或R 2为烷烃、烯烃、炔烃、芳基、烷基、烷氧基、醛、酸酐、酯或醚基团；
所述溶剂为非质子溶剂，选自N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-乙基-2-吡咯烷酮中的一种或多种混合；
所述添加剂包括大分子添加剂和小分子添加剂，所述大分子添加剂的平均分子量≥100kg/mol，大分子添加剂选自聚乙烯吡咯烷酮、交联聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷和聚乙二醇中的一种或多种混合；所述小分子添加剂为甘油或丙二醇；
成膜聚合物在成膜溶液中的质量百分比为15-30％，优选20-26％；
溶剂在成膜溶液中的质量百分比为40-80％，优选49-75％；
添加剂在成膜溶液中的质量百分比为2-30％，优选10-25％；其中，所述大分子添加剂在成膜溶液中的质量百分比为0％-30％，优选2-15％；所述小分子添加剂在成膜溶液中的质量为0％-20％，优选2-12％；
测试均质成膜溶液的凝结值、动态粘度，通过调整四元体系中各物质的比例，确保成膜溶液的凝结值在0.5-5.5％之间，动态粘度在25℃下≥80kPa.s。
2)将成膜溶液加热至60℃，并浇筑在成型衬底上，使溶液在成型衬底上延展开。
3)将延展开的成膜溶液暴露在潮湿空气中，暴露时间1-5min，随着潮湿空气与成膜溶液相互作用，使成膜溶液发生相分离和固化，形成最初形态的多孔膜。
4)将步骤3)得到的多孔膜置于30-80℃的纯水中进一步凝固固化，最终形成可用做蒸馏膜的多孔膜。
所述聚砜化合物选自聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜。
步骤2)中所述成型衬底上为编制网、无纺片材、金属板或者玻璃板。
步骤1)中将成膜聚合物溶解在溶剂中，在搅拌条件下将添加剂添加到成膜聚合物溶液中，在25-50℃温度下搅拌，使聚合物、添加剂完全溶解；当配方中含有小分子添加剂时，优选先将小分子添加剂溶解在溶剂中，再将成膜聚合物加入溶剂中。
步骤1)中通过调整成膜聚合物、溶剂、添加剂的比例，控制成膜溶液的凝结值在0.5-5.5％之间，优选2-5％，动态粘度在25℃下≥80kPa.s，优选≥120kPa.s。
步骤3)所述潮湿空气的相对湿度≥70％，潮湿空气的温度30℃-80℃。
二、中间指标和产品性能测试
(1)凝结值的测试
将水和溶剂按质量比1﹕1混合，将得到的水/溶剂混合物滴定到被测溶液(在本发明中即为步骤1)中的成膜溶液)中，其中水/溶剂混合物中的溶剂与被测溶液中的溶剂相同，滴定的过程中不断搅拌溶液，视觉上可以观察到显著的凝结，直到溶液从透明变为浑浊，这时候水/溶剂混合物占被测溶液的质量比定义为凝结值。
(2)动态粘度的测试
成膜溶液的动态粘度的测试方法参照GB/T 10247-2008《粘度测量方法》。
(3)多孔膜性能测试
测试制得的多孔膜的厚度、平均孔径、孔尺寸均匀性、抗拉强度、断裂伸长率、压缩率等。
孔尺寸均匀性的测试：测试区域内最小孔的尺寸与最大孔的尺寸的比，最大和最小孔的尺寸可以通过毛细流动法孔径分析仪进行测试，如PMI测试设备。
根据标准ASTM D638(塑料拉伸性能的测试方法)(American Society forTesting and Materials)，通过拉伸试验(5582)在23℃下使用10mm/min的应变速率测定膜的抗拉强度、断裂伸长率。
压缩率的测试是在0.1Mpa压差下，测试施压前后厚度的变化，具体步骤为：1)测量制得的多孔膜的厚度；2)将多孔膜放置在钢板平面上，将另一个钢板压在平面上，并施加压力值，保持10分钟；3)10分钟后测量多孔膜厚度；4)计算压缩率，压缩率＝(施压前厚度-施压后厚度)/施压前厚度×100％。
按照上述方法制备了表1中的不同实施例和对比例的多孔膜，其配方和工艺参数如表1中所示；并对制得的多孔膜进行了相应性能检测，结果如表2所示。
表1原料配方和工艺参数
表2产品性能检测
从表1、2中的实施例4、5和对比例1的比较可以看出，当工艺参数一样，原料中不含添加剂，只有聚合物时，得到多孔膜的抗拉强度达不到要求。从实施例1和对比例2的比较可以看出，当原料配比和工艺参数一样，而选择的大分子添加剂的分子量低时，成膜溶液在25℃下的动态粘度小，最终制备得到的膜不具有多孔结构，不满足蒸馏膜的基本要求，未制得目标产品。从对比例3和实施例1的比较可以看出，当增加大分子添加剂的量，成膜溶液的凝结值大、在25℃下的动态粘度小，最终制备得到的膜不具有多孔结构，不满足蒸馏膜的基本要求，未制得目标产品。
Claims (10)
1.一种抗高压形变的可用做蒸馏膜的多孔膜的制备方法，其特征在于，采用蒸汽诱导相分离法制备，包括如下步骤：
1)制备均质成膜溶液：将成膜聚合物、添加剂加入溶剂中，搅拌至成膜聚合物、添加剂完全溶解；
所述成膜聚合物为聚砜化合物，含有R1-SO2-R2基团，其中，R1和R2基团是相同或不同的基团，R1或R2为烷烃、烯烃、炔烃、芳基、烷基、烷氧基、醛、酸酐、酯或醚基团；
所述溶剂为非质子溶剂，选自N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-乙基-2-吡咯烷酮中的一种或多种混合；
所述添加剂包括大分子添加剂和小分子添加剂，所述大分子添加剂的平均分子量≥100kg/mol，大分子添加剂选自聚乙烯吡咯烷酮、交联聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷和聚乙二醇中的一种或多种混合；所述小分子添加剂为甘油或丙二醇；
成膜聚合物在成膜溶液中的质量百分比为15-30％；
溶剂在成膜溶液中的质量百分比为40-80％；
添加剂在成膜溶液中的质量百分比为2-30％；其中，所述大分子添加剂在成膜溶液中的质量百分比为0％-30％；所述小分子添加剂在成膜溶液中的质量为0％-20％；
2)将成膜溶液加热至40-80℃，并浇筑在成型衬底上，使溶液在成型衬底上延展开；
3)将延展开的成膜溶液暴露在潮湿空气中，暴露时间1-5min，随着潮湿空气与成膜溶液相互作用，使成膜溶液发生相分离和固化，形成最初形态的多孔膜；
4)将步骤3)得到的多孔膜置于30-80℃的纯水中进一步凝固固化，最终形成可用做蒸馏膜的多孔膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚砜化合物选自聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述成型衬底上为编制网、无纺片材、金属板或者玻璃板。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中
成膜聚合物在成膜溶液中的质量百分比为16-26％或者17-23％或者18-20％；
溶剂在成膜溶液中的质量百分比为49-75％或者60-75％或者62-73％或者64-70％；
添加剂在成膜溶液中的质量百分比为10-25％或者10-20％或者10-18％；其中，所述大分子添加剂在成膜溶液中的质量百分比为0-15％或者0-10％或者2-10％或者9-10％，所述小分子添加剂在成膜溶液中的质量百分比为0-12％或者0-9％或者2-9％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中将成膜聚合物溶解在溶剂中，在搅拌条件下将添加剂添加到成膜聚合物溶液中，在25-50℃温度下搅拌，使聚合物、添加剂完全溶解；当配方中含有小分子添加剂时，优选先将小分子添加剂溶解在溶剂中，再将成膜聚合物加入溶剂中。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中通过调整成膜聚合物、溶剂、添加剂的比例，控制成膜溶液的凝结值在0.5-5.5％之间，优选2-5％，动态粘度在25℃下≥80kPa.s，优选≥120kPa.s。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述潮湿空气的相对湿度≥70％，潮湿空气的温度30℃-80℃。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述潮湿空气的相对湿度90-100％，潮湿空气的温度30℃-60℃。
9.一种抗高压形变的可用做蒸馏膜的多孔膜，其特征在于：采用权利要求1至8任一项所述的方法制备得到。
10.如权利要求9所述的抗高压形变的可用做蒸馏膜的多孔膜，其特征在于：所述多孔膜上平均孔径0.1-15um，孔尺寸均匀性0.5-1，极限抗拉强度≥2.5MPa，断裂伸长率≥10％；在0.1Mpa压差下，压缩率为≤40％。
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|---|---|---|---|---|
| CN117225199A (zh) * | 2023-11-15 | 2023-12-15 | 杭州合域科技有限公司 | 无胞状孔结构的pes微孔滤膜及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1730141A (zh) * | 2005-08-04 | 2006-02-08 | 浙江大学 | 共混聚醚砜平板复合膜的制备方法 |
| CN102631844A (zh) * | 2012-04-25 | 2012-08-15 | 北京工业大学 | 一种疏水性聚砜类微孔膜的制备方法 |
| CN104437138A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-03-25 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 一种聚砜类分离膜及其制备方法 |
| WO2018122308A1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | Vito Nv (Vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek Nv) | Isotropic porous membrane and method of preparing the same |
| US20200156011A1 (en) * | 2015-12-08 | 2020-05-21 | King Abdullah University Of Science And Technology | Fabrication of Green Polymeric Membranes |
| CN111266016A (zh) * | 2018-12-05 | 2020-06-12 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 可调控孔径的海绵状结构分离膜的制备方法及其制备的分离膜 |
-
2022
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1730141A (zh) * | 2005-08-04 | 2006-02-08 | 浙江大学 | 共混聚醚砜平板复合膜的制备方法 |
| CN102631844A (zh) * | 2012-04-25 | 2012-08-15 | 北京工业大学 | 一种疏水性聚砜类微孔膜的制备方法 |
| CN104437138A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-03-25 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 一种聚砜类分离膜及其制备方法 |
| US20200156011A1 (en) * | 2015-12-08 | 2020-05-21 | King Abdullah University Of Science And Technology | Fabrication of Green Polymeric Membranes |
| WO2018122308A1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | Vito Nv (Vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek Nv) | Isotropic porous membrane and method of preparing the same |
| CN111266016A (zh) * | 2018-12-05 | 2020-06-12 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 可调控孔径的海绵状结构分离膜的制备方法及其制备的分离膜 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117225199A (zh) * | 2023-11-15 | 2023-12-15 | 杭州合域科技有限公司 | 无胞状孔结构的pes微孔滤膜及其制备方法 |
| CN117225199B (zh) * | 2023-11-15 | 2024-02-13 | 杭州合域科技有限公司 | 无胞状孔结构的pes微孔滤膜及其制备方法 |
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