[發明專利]一種聚丙烯分離膜外表面的結構控制方法

有效

• 申請號: 201110282575.3
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN103007776A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 王玉杰;奚振宇;楊永強;趙鵬
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01D69/08
• 分類號: B01D69/08;B01D71/26;B01D67/00
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 符彥慈;楊靜

技術領域

本發明屬于高分子材料科學領域，涉及一種高分子分離膜的制備方法，更具體地涉及一種聚烯烴分離膜外表面的結構控制方法。

背景技術

高分子分離膜是將兩種均相物質分離開的一個高分子界面。隨著膜科學技術的發展，高分子分離膜已廣泛應用于水處理、化工、電子、鋼鐵、醫療、食品等多個行業。聚丙烯作為一種聚烯烴材料，是以丙烯單體為主聚合而成的一種高度結晶熱塑性樹脂，具有透明度高、無毒、比重輕、易加工、抗沖擊強度高、耐化學腐蝕、抗撓曲性、電絕緣性好等優良性能。由于其性能優良、產量大，價格低，作為制備微孔膜的膜材料具有很大優勢。

本技術領域制備聚丙烯微孔膜的方法主要有熔融拉伸法和熱致相分離法(TIPS)。熔融拉伸法制備的聚丙烯微孔膜其缺點是膜的強度差，膜孔徑分布寬，膜過濾精度差。而采用熱致相分離法制備微孔膜可通過選擇合適的稀釋劑、調整制膜過程和成膜條件來制得孔徑可控的微孔膜。熱致相分離法是指將聚合物與高沸點、低揮發性的、低分子量的溶劑在高溫時(一般高于聚合物的熔點)，形成均相溶液，然后降溫冷卻使溶液發生相分離，再將溶劑萃取脫除，溶劑占據的體積成為微孔，就成為聚合物微孔膜。

現有TIPS法制膜采用環狀噴絲頭紡制中空纖維膜或采用刮膜制備聚丙烯平板微孔膜，均以氮氣或者水作為外表面的冷卻凝固介質，極易得到致密或者孔徑不均勻的皮層，而使得微孔膜滲透阻力較高，造成膜的過濾通量或過濾精度較低，不利于推廣應用。采用TIPS法制備聚丙烯微孔膜，其制膜過程、成膜條件等對微孔結構形態有顯著影響。在中空纖維膜的紡絲以及平板膜的刮膜過程中，凝固浴起到降溫冷卻固化膜的作用，是膜發生相分離的外部體系。因此，凝固浴的種類、溫度對膜外表面的形貌、孔結構及大小會帶來顯著影響。

中國專利CN1356410A公開了一種熱致相分離法制備聚丙烯微孔膜的方法，采用植物油、液體石蠟、二苯醚、機油作為稀釋劑，己二酸、苯甲酸作為助劑，制得均相溶液，通過噴絲頭紡制成聚丙烯中空纖維絲，進入水中凝固，再經過萃取，制得聚丙烯中空纖維膜。

中國專利CN1718627A公開了一種聚丙烯微孔膜及其制備方法，將聚丙烯及含有植物油的稀釋劑按照一定重量配比，加熱攪拌，自然冷卻固化制得混合樣，再取混合樣切薄片，放入平底容器中，加熱熔融后置于水浴中冷卻，加入萃取劑萃取，放入真空烘箱中干燥蒸發，制得聚丙烯微孔膜。

中國專利CN?1597073A公開了一種熱致相分離制備聚丙烯平板微孔膜的方法，將一定比例的聚丙烯顆粒、稀釋劑和助劑加熱，攪拌制得鑄膜液后倒至刮板上，于刮膜室內用刮刀刮取一定厚度的薄膜，將帶有薄膜的刮板放入自來水中萃冷，然后用萃取劑萃取制成聚丙烯平板微孔膜。

在中國專利CN101862601中公開了一種聚丙烯中空纖維微孔膜及其制備方法，該方法采用的內、外凝膠介質為氮氣、水或為含20～100wt％稀釋劑溶液，通過溶液制備、加溫紡絲、冷卻、萃取系列步驟制備聚丙烯中空纖維微孔膜，該方法中所選用稀釋劑作為凝固浴在一定程度上解決了中空纖維微孔膜表皮致密的問題，但是該方法中對凝固浴的溫度選擇不適，中空纖維微孔膜表皮致密的問題沒有得到有效的解決。

發明內容

本發明所解決的技術問題：本發明提供了一種聚丙烯分離膜外表面的結構控制方法，通過對凝固浴的種類、溫度等進行控制，以解決現有技術中采用TIPS制備聚丙烯中空纖維膜時，膜外表面皮層致密、膜通量較低的問題。

本發明所采取的技術方案：

本發明提供的一種聚丙烯分離膜外表面的結構控制方法包含以下步驟：

(1)在帶有攪拌裝置的釜中加入聚丙烯和稀釋劑，聚丙烯的質量分數為25～40％，聚丙烯的熔融指數為2.7～8g/10min，稀釋劑的質量分數為60～75％，加熱至175～200℃，在通氮氣條件下攪拌0.5～3h，經加熱攪拌制得鑄膜液，停止攪拌后恒溫靜置脫泡0.5～2h；

(2)溫度為175～200℃的鑄膜液經過濾器過濾后，并將內芯液氮氣引入到噴絲頭中，噴絲頭溫度為140～175℃，以145～165℃為宜，與溫度為145～165℃的鑄膜液一起經噴絲頭擠出到0～20℃的凝固浴中，降溫冷卻固化得到中空纖維膜；

(3)中空纖維膜經卷繞機收卷，然后放入一種或多種萃取劑中萃取，萃取時間3～48h。

(4)萃取好的膜取出置于通風櫥室溫經空氣自然干燥，干燥時間6～12h，脫除萃取劑后得到聚丙烯中空纖維分離膜。

所述，步驟(1)中聚丙烯的質量分數優選27～35％，聚丙烯的熔融指數優選3～7g/10min，稀釋劑的質量分數優選65～73％；