[發(fā)明專利]一種連續(xù)化親水改性聚丙烯微孔膜的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210212839.2
• 申請(qǐng)日: 2012-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN102731908A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 荊正軍;焦令寬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新鄉(xiāng)市中科科技有限公司
• 主分類號(hào): C08L23/12
• 分類號(hào): C08L23/12;C08F20/06;C08F20/10;C08F20/56;C08F20/44;C08F20/32;C08F20/28;C08F18/08;C08J9/42;C08J7/18
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 夏正東

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種用于聚丙烯微孔膜表面親水化改性的方法，包括親水接枝溶液的配制和連續(xù)化親水處理的方法。

背景技術(shù)：

聚丙烯微孔膜是聚合物膜材料的一種，由于其具有良好的機(jī)械性、耐腐蝕性、電絕緣性以及價(jià)格低廉等特點(diǎn)，已在鋰離子電池、分離膜等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，聚丙烯具有較強(qiáng)的疏水性，其微孔膜的表面能很低，表面水接觸角通常大于100°。由于其不易被水潤(rùn)濕，一般情況下水不能透過或通量較小，且表面易吸附疏水或兩親性溶質(zhì)，從而形成膜污染，經(jīng)清洗仍不能恢復(fù)原有性能，導(dǎo)致使用效率降低，成本增加。因此，制備聚丙烯親水性微孔膜已經(jīng)成為分離膜應(yīng)用中的發(fā)展趨勢(shì)。

為提高聚烯烴微孔膜的親水性，通常需要對(duì)其進(jìn)行表面改性，即通過改變膜表面的物理化學(xué)性質(zhì)，增大其在水性溶劑中的浸濕性，目前常用的聚合物膜材料親水改性方法主要包括：

1.表面活性劑法：利用表面活性劑的極性在溶液與膜的界面上形成選擇性定向吸附，使界面的狀態(tài)或性質(zhì)發(fā)生顯著變化，從而達(dá)到親水改性的目的。一些研究表明，用表面活性劑對(duì)膜改性后，膜的親水性增強(qiáng)，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，表面活性劑會(huì)逐漸脫落，，改性效果也隨之喪失；

2.等離子體處理法：利用離子體中富集的各種活性粒子，如離子、電子、自由基、激發(fā)態(tài)原子或分子等轟擊聚合物膜材料的表面，在表面形成活性自由基，利用活性自由基引發(fā)功能性單體在膜表面聚合或接枝，提高膜的表面親水性。等離子體雖然可以達(dá)到較好的親水改性效果，但其處理過程需要較高的真空度，不利于過程的連續(xù)化，因此工業(yè)化應(yīng)用受到限制；

3.輻照接枝改性法：利用γ射線、電子束等高能射線輻射聚合物膜，使高分子鏈產(chǎn)生自由基，再通過接枝聚合反應(yīng)的方法在膜表面得到親水性基團(tuán)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可在常溫下反應(yīng)、后處理簡(jiǎn)單、無環(huán)境污染等，但缺點(diǎn)是實(shí)施成本較高，且安全可靠性較低；

4.紫外光引發(fā)接枝改性法：利用紫外光照射在聚合物膜表面產(chǎn)生活性自由基，引發(fā)親水性單體接枝聚合到膜表面，達(dá)到親水改性效果。該方法的特點(diǎn)是隨著光照與光滅，自由基能在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生和消失，且該反應(yīng)可在較低的溫度下進(jìn)行，過程操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)物純凈。該方法的另一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是，長(zhǎng)波紫外光能量低不為聚合物材料所吸收，卻能被光引發(fā)劑吸收而引發(fā)反應(yīng)，即在進(jìn)行表面改性的同時(shí)，不影響材料本體的性能。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)聚丙烯微孔膜的改性技術(shù)，用以提高聚丙烯微孔膜的親水性，增強(qiáng)其對(duì)水性溶液的浸潤(rùn)性。

本發(fā)明的原理：紫外光引發(fā)接枝聚合反應(yīng)的首要條件是產(chǎn)生表面自由基，芳基酮類化合物如二苯甲酮、氧雜蒽酮等在吸收紫外光后，躍遷到單線態(tài)，然后通過系間轉(zhuǎn)移，釋放出一部分能量躍遷到相對(duì)穩(wěn)定的三線態(tài)。處于三線態(tài)的羰基很活潑，可以奪取氫給體的氫，分別形成2個(gè)自由基。當(dāng)氫給體為聚合物鏈時(shí)，可以得到一個(gè)大分子自由基，在一定條件下可以引發(fā)接枝聚合反應(yīng)。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案，具體包括兩個(gè)方面：

首先，提供了一種聚丙烯微孔膜親水化改性的接枝溶液，包括以下組分：

1.親水性單體：選自丙烯酸、丙烯酸鹽、丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸鹽、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸羥乙酯以及乙酸乙烯酯中的至少一種，其重量百分比濃度為所述改性溶液的5%～40%；

2.光敏劑：選自二苯甲酮、硫雜蒽酮、氧雜蒽酮、丁二酮、香豆酮、9-芴酮、芳烷酮、環(huán)酮及脂肪酮中的至少一種，其重量百分比濃度為所述改性溶液的0.5%～5%；

3.溶劑，采用去離子水及醇類或酮類有機(jī)溶劑組成混合溶劑，混合溶劑其重量百分比濃度為改性溶液70%～95%。

其次，本發(fā)明還提供了一種聚丙烯微孔膜連續(xù)化的親水改性的設(shè)備，其操作過程為：

1.親水接枝溶液的配置：按上述用于聚丙烯微孔膜親水化改性的親水接枝溶液組分配成改性溶液；

2.連續(xù)化紫外光輻照接枝處理

利用連續(xù)化親水改性設(shè)備對(duì)聚丙烯微孔膜進(jìn)行親水改性，包含以下步驟：

（1）聚丙烯微孔膜放卷：將聚丙烯微孔膜經(jīng)由牽引輥導(dǎo)入存儲(chǔ)親水改性溶液的反應(yīng)槽，經(jīng)一定時(shí)間浸泡后，由牽引輥導(dǎo)出，浸泡時(shí)間為10s～1min；

（2）覆膜放卷：為減少處理過程中改性溶液揮發(fā)，當(dāng)待處理膜從反應(yīng)槽導(dǎo)出后，須在上下表面覆蓋透光良好的聚烯烴薄膜，利用復(fù)合輥對(duì)三層膜進(jìn)行復(fù)合，覆膜材質(zhì)可以是PP、PE或者PVC，厚度為12um～60um；