CN1748844A - 热致相分离工艺制备聚偏氟乙烯平板微孔膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了热致相分离工艺制备聚偏氟乙烯(PVDF)平板微孔膜的方法，步骤如下：将PVDF与稀释剂加入高温反应器，其中聚偏氟乙烯的质量百分含量为25％～35％，稀释剂的质量百分含量为65％～75％，将两者混合加热并充分搅拌，待聚合物完全溶解成均相溶液后，停止加热，脱泡，静置，制得铸膜液；将模具预热；将铸膜液倒入模具压延成型后立即置于冷却环境中降温冷却，使聚合物结晶固化成膜；将形成的膜片从模具中取出，放入萃取剂中萃取稀释剂，即得聚偏氟乙烯平板微孔膜。采用本发明制备的聚偏氟乙烯平板微孔膜，孔径分布窄且结构多样，适应性强，同时制备工艺简单，容易实现。

Description

热致相分离工艺制备聚偏氟乙烯平板微孔膜的方法
技术领域
本发明涉及一种热致相分离工艺制备聚偏氟乙烯(PVDF)平板微孔膜的方法。属于聚偏氟乙烯平板微孔膜制备技术。
背景技术
膜分离技术以其高效、节能、无污染等特点日益受到关注，并已成为替代传统分离方法有效技术。微孔膜是目前应用最普遍、总销售额最大的分离膜，广泛用于食品、医药、饮用水、城市污水处理等方面。目前绝大多数微孔膜是以非溶剂致相转化法制备。此法制得的微孔膜孔径分布宽且强度较差。热致相分离法(TIPS)是上世纪80年代兴起的制备微孔膜的新方法，TIPS法不仅适用于常规聚合物，也适用于常温下溶解性差、甚至由于高度结晶而不溶解的聚合物，因此TIPS法的适用范围更为广泛；在膜成型过程中需要控制的参数少，过程更容易实现稳定和连续；同时TIPS法所形成的膜结构形态多样化，更容易满足实际应用的需要。目前以TIPS法制膜所用的膜材料集中于聚丙烯和聚乙烯，但聚丙烯低温脆性大、耐候性差；聚乙烯则耐氧化性和耐紫外线性差，因此这两种材料制得的膜在实际应用中受到一定的限制。
聚偏氟乙烯(PVDF)具有突出的耐溶剂、耐酸碱、耐氧化、耐候等特性，而且它也具有优异的耐热性和韧性，是被公认的优异的膜材料。本发明以热致相分离法制备PVDF平板微孔膜，将PVDF材料本身的特点与TIPS法的优点相结合，以制备具有优异化学稳定性，孔径分布窄且结构多样、适应性强的微孔膜，更好地满足实际需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热致相分离工艺制备聚偏氟乙烯平板微孔膜的方法。
本发明的特征在于：
1、该方法依次含有以下步骤：
步骤1.把重均分子量为180000的聚偏氟乙烯与稀释剂加入高温反应器，所述聚偏氟乙烯的质量百分含量为25％～35％，稀释剂的质量百分含量为65％～75％，将聚偏氟乙烯和稀释剂混合后加热至110℃～140℃，充分搅拌，待溶液呈均相溶液，停止加热，脱泡30s～60s，静置，制得铸膜液；
步骤2.将模具在110℃～140℃的常压烘箱中预热1h-1.5h；
步骤3.将铸膜液倒入模具压延成型后再放入烘箱内，在110℃～140℃下保持20min～25min；
步骤4.将模具取出立即置于冷却环境中冷却2～8小时，使聚合物结晶固化成膜；
步骤5.将形成的膜片从模具中取出，放入萃取剂浸泡中2～4天，以萃取膜片中的稀释剂。
2、所述冷却环境为冰水、冰箱或室温中的任何一种环境。
3、所述稀释剂为丙二醇碳酸酯、γ-丁内酯中的任何一种。
4、所述萃取剂为无水乙醇。
本发明对制得的聚偏氟乙烯平板微孔膜的纯水通量、平均孔径及孔径分布进行了测定。
水通量的测定是先将膜在0.15MPa下预压30min，然后在0.1MPa、25℃下使用去离子水测试水通量。
平均孔径及孔径分布是将膜在常温下真空烘箱中放置12h，再以压汞法测定。
采用本发明制备的聚偏氟乙烯平板微孔膜，孔径分布窄(表层孔径分布为0.01～0.2μm)且结构多样，适应性强；同时制备工艺简单，容易实现。
附图说明
图1是用扫描电子显微镜(SEM)从实施例1中的PVDF平板微孔膜观测到的断面微观结构。
图2是用扫描电子显微镜(SEM)从实施例4中的PVDF平板微孔膜观测到的断面微观结构。
具体实施方式
下面以实施例的方式进一步描述本发明，但是这些实施例不是对本发明范围的限制。
实施例1
(1)将PVDF(Mw为180000)与γ-丁内酯加入高温反应器，其中PVDF的质量百分含量为25％，稀释剂的质量百分含量为75％，将混合体系加热至110℃，充分搅拌，待溶液呈均相溶液，停止加热，脱泡30s，静置，制得铸膜液；
(2)将模具在110℃的常压烘箱中预热1h；
(3)将铸膜液倒入模具压延成型后再放入烘箱中，在110℃的温度下保持20min；
(4)将模具取出立即置于冰水中2小时，以冷却铸膜液，使聚合物结晶固化成膜；
(5)将形成的膜片从模具中取出，放入萃取剂浸泡中2天，以萃取膜片中的稀释剂。
制得的膜厚度为300μm，水通量为11kg/m2.h，平均孔径为0.0214μm，孔隙率为40％。
实施例2
(1)将PVDF(Mw为180000)与γ-丁内酯加入高温反应器，其中PVDF的质量百分含量为35％，稀释剂的质量百分含量为65％，将混合体系加热至120℃，充分搅拌，待溶液呈均相溶液，停止加热，脱泡60s，静置，制得铸膜液；
(2)将模具在120℃的常压烘箱中预热1.2h；
(3)将铸膜液倒入模具压延成型后再放入烘箱中，在120℃的温度下保持20min；
(4)将模具取出立即置于冰水中2小时，以冷却铸膜液，使聚合物结晶固化成膜；
(5)将形成的膜片从模具中取出，放入萃取剂浸泡中3天，以萃取膜片中的稀释剂。
制得的膜厚度为310μm，水通量为7kg/m2.h，平均孔径为0.0245μm，孔隙率为37.49％。
实施例3
(1)将PVDF(Mw为180000)与γ-丁内酯加入高温反应器，其中PVDF的质量百分含量为35％，稀释剂的质量百分含量为65％，将混合体系加热至120℃，充分搅拌，待溶液呈均相溶液，停止加热，脱泡60s，静置，制得铸膜液；
(2)将模具在120℃的常压烘箱中预热1.2h；
(3)将铸膜液倒入模具压延成型后再放入烘箱中，在120℃的温度下保持20min；
(4)将模具取出立即置于室温中8小时，以冷却铸膜液，使聚合物结晶固化成膜；
(5)将形成的膜片从模具中取出，放入萃取剂浸泡中3天，以萃取膜片中的稀释剂。
制得的膜厚度为400μm，平均孔径为0.0627μm，孔隙率为59.30％。
实施例4
(1)将PVDF(Mw为180000)与γ-丁内酯加入高温反应器，其中PVDF的质量百分含量为35％，稀释剂的质量百分含量为65％，将混合体系加热至120℃，充分搅拌，待溶液呈均相溶液，停止加热，脱泡60s，静置，制得铸膜液；
(2)将模具在120℃的常压烘箱中预热1.2h；
(3)将铸膜液倒入模具压延成型后再放入烘箱中，在120℃的温度下保持20min；
(4)将模具取出立即置于冰箱中4小时，以冷却铸膜液，使聚合物结晶固化成膜；
(5)将形成的膜片从模具中取出，放入萃取剂浸泡中3天，以萃取膜片中的稀释剂。
制得的膜厚度为410μm，水通量为10kg/m2.h，平均孔径为0.0624μm，孔隙率为60.85％。
实施例5
(1)将PVDF(Mw为180000)与丙二醇碳酸酯加入高温反应器，其中PVDF的质量百分含量为25％，稀释剂的质量百分含量为75％，将混合体系加热至120℃，充分搅拌，待溶液呈均相溶液，停止加热，脱泡40s，静置，制得铸膜液；下混合溶解成为均相溶液
(2)将模具在120℃的常压烘箱中预热1h；
(3)将铸膜液倒入模具压延成型后再放入烘箱中，在120℃的温度下保持20min；
(4)将模具取出立即置于冰水中2小时，以冷却铸膜液，使聚合物结晶固化成膜；
(5)将形成的膜片从模具中取出，放入萃取剂浸泡中4天，以萃取膜片中的稀释剂。
制得的膜厚度为350μm，水通量为6.7kg/m2.h，平均孔径为0.0212μm，孔隙率为42.84％。
实施例6
(1)将PVDF(Mw为180000)与丙二醇碳酸酯加入高温反应器，其中PVDF的质量百分含量为35％，稀释剂的质量百分含量为65％，将混合体系加热至140℃，充分搅拌，待溶液呈均相溶液，停止加热，静置脱泡60s，制得铸膜液；下混合溶解成为均相溶液
(2)将模具在140℃的常压烘箱中预热1.5h；
(3)将铸膜液倒入模具压延成型后再放入烘箱中，在140℃的温度下保持25min；
(4)将模具取出立即置于冰水中2小时，以冷却铸膜液，使聚合物结晶固化成膜；
(5)将形成的膜片从模具中取出，放入萃取剂浸泡中4天，以萃取膜片中的稀释剂。
制得的膜厚度为350μm，水通量为1kg/m2.h，平均孔径为0.0227μm，孔隙率为33.89％。
实施例7
(1)将PVDF(Mw为180000)与稀释剂加入高温反应器，其中PVDF的质量百分含量为35％，稀释剂的质量百分含量为65％，将混合体系加热至140℃，充分搅拌，待溶液呈均相溶液，停止加热，静置脱泡60s，制得铸膜液；下混合溶解成为均相溶液
(2)将模具在140℃的常压烘箱中预热1.5h；
(3)将铸膜液倒入模具压延成型后再放入烘箱中，在140℃的温度下保持20min；
(4)将模具取出立即置于室温环境8小时，以冷却铸膜液，使聚合物结晶固化成膜；
(5)将形成的膜片从模具中取出，放入萃取剂浸泡中4天，以萃取膜片中的稀释剂。
制得的膜厚度为390μm，平均孔径为0.0279μm，孔隙率为33.17％。

Claims (4)

1、热致相分离工艺制备聚偏氟乙烯平板微孔膜的方法，其特征在于，该方法依次含有以下步骤：
步骤1.把重均分子量为180000的聚偏氟乙烯与稀释剂加入高温反应器，所述聚偏氟乙烯的质量百分含量为25％～35％，稀释剂的质量百分含量为65％～75％，将聚偏氟乙烯和稀释剂混合后加热至110℃～140℃，充分搅拌，待溶液呈均相溶液，停止加热，脱泡30s～60s，静置，制得铸膜液；
步骤2.把模具在110℃～140℃的常压烘箱中预热1h-1.5h；
步骤3.把铸膜液倒入模具压延成型后再放入烘箱内，在110℃～140℃下保持20min～25min；
步骤4.把模具取出立即置于冷却环境中冷却2～8小时，使聚合物结晶固化成膜；
步骤5.把形成的膜片从模具中取出，放入萃取剂浸泡中2～4天，以萃取膜片中的稀释剂。
2、根据权利要求1所述的热致相分离工艺制备聚偏氟乙烯平板微孔膜的方法，其特征在于：所述冷却环境为冰水、冰箱或室温中的任何一种环境。
3、根据权利要求1所述的热致相分离工艺制备聚偏氟乙烯平板微孔膜的方法，其特征在于：所述稀释剂为丙二醇碳酸酯、γ-丁内酯中的任何一种。
4、根据权利要求1所述的热致相分离工艺制备聚偏氟乙烯平板微孔膜的方法，其特征在于：所述萃取剂为无水乙醇。
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