[發(fā)明專利]一種聚丙烯中空纖維分離膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210330901.8
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN103657439A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 奚振宇;王玉杰;楊永強(qiáng);張新妙
• 申請（專利權(quán)）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: B01D71/26
• 分類號: B01D71/26;B01D67/00;B01D69/08
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 符彥慈;楊靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，涉及一種分離膜及其制備方法，更具體地涉及一種高通量聚丙烯中空纖維分離膜及其制備方法。

背景技術(shù)

膜技術(shù)作為一種高效的分離技術(shù)，經(jīng)過近幾十年的迅速發(fā)展，已經(jīng)在污水處理與回用、純水生產(chǎn)、化工、能源、純水生產(chǎn)、海水淡化、苦咸水淡化、市政供水、電子工業(yè)、制藥和生物工程、食品、紡織等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在膜技術(shù)的應(yīng)用中，膜材料則是膜技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)和核心，膜材料的性能直接影響到分離膜的性能。聚丙烯(PP)一種作為聚烯烴材料，產(chǎn)量大，價格便宜，并且具有良好的耐酸、堿和鹽溶液性能以及化學(xué)穩(wěn)定性，因此成為應(yīng)用得最多的聚烯烴膜材料之一，其分離膜廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、電子、食品、化工和市政用水等領(lǐng)域。

聚合物膜的制備方法及其工藝條件的控制是獲得穩(wěn)定膜結(jié)構(gòu)和優(yōu)異膜性能的關(guān)鍵技術(shù)。膜結(jié)構(gòu)和膜材料及制膜工藝有關(guān)，聚烯烴分離膜主要制備方法有熔紡-拉伸(MSCS)法和熱致相分離(TIPS)法。拉伸法制備聚烯烴中空纖維微孔膜技術(shù)在上世紀(jì)70年代已經(jīng)被公開了，其孔隙率為5~23%。至今拉伸法制備的聚烯烴分離膜主要是聚丙烯中空纖維膜，在國內(nèi)外已經(jīng)有了成熟的系列商品。20?世紀(jì)80年代開始有報道TIPS法制備分離膜，目前已有用于制備聚丙烯，聚乙烯和聚偏氟乙烯等聚合物分離膜的研究成果。

現(xiàn)今廣泛使用的聚丙烯中空纖維膜是拉伸法制備的，此方法雖然在內(nèi)外皮層上容易致孔，但是存在孔隙率低，孔徑分布寬，通量低等問題，難以滿足大規(guī)模應(yīng)用的要求。TIPS法制備聚丙烯分離膜時，容易產(chǎn)生致密的皮層，使得微孔膜滲透阻力相應(yīng)較高，通量低，不利于膜的推廣應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)中采用TIPS和拉伸法結(jié)合，先用TIPS法制備出初生膜片，再經(jīng)過拉伸設(shè)備，雖然可以破壞皮層結(jié)構(gòu)，但是經(jīng)過拉伸后難以保證孔徑均勻，并且拉伸工藝復(fù)雜，對設(shè)備要求高。

中國專利CN1718627A公開了一種聚丙烯微孔膜及其制備方法，該方法采用聚丙烯為原料，鄰苯二甲酸酯、植物油為稀釋劑，通過將原料、稀釋劑混合加熱至聚丙烯熔融后，自然冷卻固化，再取混合樣的薄片放入平底容器中加熱至式樣完全熔融后，取出迅速在在水浴中冷卻，該方法使用的聚丙烯重量百分比為20~40%，存在制備的膜在水浴中冷卻、且沒有添加致孔添加劑易產(chǎn)生致密皮層。

中國專利CN101862601公開了一種聚丙烯中空纖維微孔膜及其制備方法，該方法采用聚丙烯為原料，重均分子量為2×10⁵~6×10⁵，聚丙烯重量百分比為15~45%。由于通常制備聚丙烯分離膜采用的聚丙烯樹脂重均分子量最高在6×10⁵以內(nèi)，當(dāng)分子量較低時需要提高樹脂的質(zhì)量百分比以保證膜的強(qiáng)度，使得制備過程中容易產(chǎn)生致密皮層，降低了分離膜的通量，同時該方法中使用的聚乙二醇等大分子添加劑對膜孔徑的分布影響很大，根據(jù)該方法制備的中空纖維微孔膜存在膜空隙分布不均，膜的拉伸強(qiáng)度差等問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中聚丙烯分離膜的制備過程中易產(chǎn)生致密皮層，且聚丙烯分離膜的水通量低的問題，本發(fā)明提供一種聚丙烯中空纖維分離膜及其制備方法。

一種聚丙烯中空纖維分離膜的制備方法，包括以下步驟

1)?在帶有攪拌裝置的容器中加入聚丙烯樹脂，稀釋劑和添加劑，加熱至175~240℃，并在通氮?dú)鈼l件下攪拌0.5~3h，停止攪拌后脫泡0.5h以上，得到鑄膜液；其中，

所述聚丙烯樹脂的質(zhì)量百分含量為10~40%，所述稀釋劑的質(zhì)量百分含量為60~90%，所述添加劑為所述聚丙烯樹脂質(zhì)量的0.1~1%；

所述聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)為0.1~4g/10min，重均分子量為3×10⁵~1.2×10⁶；

2)?將步驟1）中的鑄膜液用齒輪計量泵輸送至噴絲頭，同時將溫度為20~80℃的內(nèi)凝固介質(zhì)引入到噴絲頭中形成中空纖維膜，其中，所述噴絲頭溫度為140~230℃；

3)?將所述中空纖維膜經(jīng)過溫度為0~80℃的外凝固介質(zhì)冷卻固化后收卷；

4）將收卷后的中空纖維膜放入萃取劑中萃取，萃取時間為3~48小時；

5)?取出萃取好的膜，干燥脫除萃取劑后得到本發(fā)明的聚丙烯中空纖維分離膜。

所述聚丙烯樹脂的優(yōu)選質(zhì)量百分比為10~35%，所述聚丙烯樹脂的更優(yōu)選質(zhì)量百分比為10~30%，所述聚丙烯樹脂的再優(yōu)選質(zhì)量百分比為10~20%。

所述聚丙烯樹脂的優(yōu)選熔融指數(shù)為0.1~1?g/10min，所述聚丙烯樹脂的更優(yōu)選熔融指數(shù)為0.1~0.5?g/10min。