[發明專利]一種聚合物荷電多孔膜的制備方法

在審

• 申請號: 201410497352.2
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104759213A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 張一琛;趙津禮
• 申請（專利權）人: 張一琛
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D69/02;B01D69/06;B01D69/04;B01D69/08;B01D67/00
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技術領域

本發明提供一種聚合物荷電多孔膜的制備方法，其特征在于原位制備一種提供荷電性的聚合物溶液，并與至少一種聚合物基質材料混合制得聚合物荷電多孔膜。

背景技術

聚砜類與聚醚酮類高分子材料具有的優異性能，使其成為理想的膜材料。美國UCC公司1965年開發成功的雙酚A型聚砜(PSF)，其玻璃化溫度為195℃，可在150℃長期使用、其后英國ICI公司于1972年開發成功聚醚砜(PES)，高達225℃，可在180℃-200℃長期使用，應用領域大幅度擴展。雖然這些材料都有著優異的機械性能，但是其親水性差的缺點阻礙了它們在膜技術領域應用。因此對這些聚合物材料進行親水化改性，拓寬它的應用領域。

對這些聚合物進行親水性改性的方法很多，概括來講，可主要分為兩大類，一是表面改性，二是基體改性。

所謂的表面改性，就是從聚合物材料出發，采用物理吸附、表面接枝等方法對聚合物材料進行改性，該技術的特點就是不改變膜本體的結構和性質，只改善膜表面的親水性，賦予聚合物膜表面新的功能。Daniel等將自己合成的表面活性劑SMM來改善PES膜的親水性能，結果發現SMM有助于膜的接觸角的降低，說明膜的親水性提高[Daniel?ES，Gerald?P，Yves?D，Desalination，2002，149(1-3)：303-307]。

所謂的基體改性，與表面改性不同，是從聚合物原材料出發，通過聚合物材料與具有親水功能的聚合物進行共混達到改性的目的。可以將聚合物材料與一些親水性的物質共混，如聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇，還可以對聚合物材料進行改性，如通過接枝反應在聚合物原材料丨引入親水性的基團。

發明內容

本發明提供了一種聚合物荷電多孔膜的制備方法，解決了只使用基質材料制備膜親水性差的問題，改性后的膜水通量大，分離效率高，而且改性后的膜具有荷電性，膜的抗污染性進一步增強。

本發明制備方法的設計原理是：磺酸基團屬于親水性的基團，在聚合物分子鏈上引入磺酸基，使聚合物膜具有電荷性，改變發生相分離時的熱力學因素，從而改變膜的滲透性和親水性。通過接枝反應在聚合物鏈上引入磺酸基團，然后再將基質材料、原位制備的一種荷電聚合物溶液、孔徑調節劑在一定的比例下共混配制鑄膜液，采用熟知的相分離方法制備荷電多孔膜，經過合適的后處理，即可得所制得的聚合物荷電多孔膜。

制備所述的聚合物荷電多孔膜，所采用的技術方案為原位制備的一種提供荷電性的聚合物溶液，選擇至少一種基質材料與孔徑調節劑，三者混合制備鑄膜液，通過相分離的方法直接制備荷電多孔膜。該方法具有操作過程簡單，成本低廉，容易工業化實施等特點。所制備的膜水通量大，分離效率較高，抗污染性增強。

所述聚合物荷電多孔膜的制備方法，其制備步驟如下：

A、荷電聚合物溶液的原位制備

B、鑄膜液的配制

C、相分離制膜

D、后處理

A、荷電聚合物溶液的原位制備：一種聚合物材料使用其中的一種溶劑在一定溫度下溶解，然后加入至少一種化學反應所需要的試劑，在一定的條件下反應，制備荷電聚合物溶液，其中化學改性反應溫度為30℃～90℃，反應時間為4小時～30小時。

B3、鑄膜液的配制：將至少一種基質材料、荷電聚合物溶液與孔徑調節劑在一定的比例下混合，添加溶劑調節鑄膜液粘度，制得均勻混合的鑄膜液，所述鑄膜液的配方的質量自分比為：

C、制膜方法采用熟知的相分離制膜法，將制得的鑄膜液在光滑干凈的玻璃板上刮制成膜，在空氣中預放置5秒～5分鐘，再將其放入1℃～50℃的凝固浴中。制膜環境條件為：環境溫度15℃～50℃，濕度為30％～80％。

D、后處理：將制得的膜放入去離子水中48h，完全除去溶劑以后，保存，待用。

制膜所使用的基質材料為聚醚砜、聚砜、聚醚酮、聚醚砜酮的至少一種；

荷電聚合物溶液制備所使用的材料為聚醚砜、聚砜、聚醚酮、聚醚砜酮中的至少一種；所使用的材料溶劑為二氯甲烷、二氯乙烷、濃硫酸中的至少一種；化學反應所需要的試劑為發煙硫酸、氯磺酸、濃硫酸、氣體三氧化硫中的至少一種。

配制鑄膜液所用的溶劑為N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的至少一種；

制膜所用的孔徑調節劑為聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、丙酮、丁酮、丙二醇、正丁醇中的至少一種。其中聚乙二醇的相對分子量為200、400、800、2000、6000、20000，聚乙烯吡咯烷酮K值為15、30、60、90及130。