[發(fā)明專利]一種水溶性稀釋劑制備聚偏氟乙烯膜的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410727015.8
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104492281A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 武利順;汪濤;王學亮
• 申請（專利權(quán)）人: 菏澤學院
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D67/00;B01D69/08
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水溶性稀釋劑制備聚偏氟乙烯膜的方法。

背景技術(shù)

隨著科技的進步和社會的發(fā)展，人們對環(huán)境、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的要求逐漸提高。膜分離技術(shù)具有過程簡單，無二次污染，節(jié)能高效等特征。并可在常溫下連續(xù)操作，具有經(jīng)濟性好，可直接放大，可專一配膜等優(yōu)點。近年來國內(nèi)污水處理正由傳統(tǒng)的生物處理法轉(zhuǎn)向膜過程和生物處理相結(jié)合的方式即膜生物反應器法。該過程的關(guān)鍵技術(shù)為性能良好的分離膜，聚偏氟乙烯（PVDF）具有耐酸堿、耐溶劑、耐氧化、耐老化和耐候等特性，是一種優(yōu)良的膜材料，在污水處理用膜當中占有絕對優(yōu)勢。

傳統(tǒng)的制膜方法大都采用沉淀凝膠相分離法，此法制得的膜孔徑分布較寬且強度差，膜的耐壓性不夠，易斷裂。熱致相分離法為近年來興起的新型制膜方法，通過該法制得的膜可以克服以上的缺點。

熱致相分離法通常使用的稀釋劑為鄰苯二甲酸酯類、乙酰檸檬酸三丁酯、二苯甲酮、碳酸二苯酯及環(huán)丁砜等。使用上述稀釋劑所選擇的制膜溫度高都在180℃以上，材料降解嚴重，制得的PVDF膜孔徑結(jié)構(gòu)不均勻，膜的力學強度不理想。并且上述稀釋劑大都為非水溶性稀釋劑，在制膜過程中需使用乙醇等試劑將稀釋劑從膜中清洗出來。造成生產(chǎn)過程繁瑣，且乙醇具有高揮發(fā)性，給生產(chǎn)過程帶來了很大的安全隱患。

近年來也有諸多的研究者對熱致相分離法制備PVDF膜用水溶性稀釋劑進行了研究報導。公開號為“CN101890303B”的中國發(fā)明專利采用了乙二醇乙酸酯和聚乙二醇為復合稀釋劑制備了PVDF中空纖維膜；公開號為“CN101890309B”的中國發(fā)明采用了乙酸二甘醇丁基醚酯和四甘醇為復合稀釋劑制備了PVDF中空纖維膜。以上方法都采用復合稀釋劑來制備PVDF膜，通過調(diào)節(jié)復合稀釋劑的比例可以調(diào)節(jié)膜的結(jié)構(gòu)，但在生產(chǎn)過程中如何將復合稀釋劑分離及回收利用仍然是一個很大的工程問題，因為在實際生產(chǎn)過程中所用的稀釋劑種類越少，越有利于稀釋劑的回收利用。

公開號為“CN?101370572?B?”的中國發(fā)明專利采用二乙二醇單乙醚醋酸酯、二丙二醇單乙醚醋酸酯及磷酸三乙酯為稀釋劑制備了中空纖維微孔膜，但其中并未對膜進行熱牽伸處理，膜的強度不理想。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中聚偏氟乙烯膜制備方法所用試劑不環(huán)保、回用水溶性稀釋劑工藝復雜、成本高且膜強度低的問題，本發(fā)明提供了一種水溶性稀釋劑制備聚偏氟乙烯膜的方法。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種水溶性稀釋劑制備聚偏氟乙烯膜的方法，包括以下步驟：

1）將聚偏氟乙烯、水溶性稀釋劑和水溶性有機添加劑混合，其中聚偏氟乙烯的質(zhì)量分數(shù)為20wt%-40wt%，水溶性稀釋劑的質(zhì)量分數(shù)為60wt%-80wt%，水溶性有機添加劑的質(zhì)量分數(shù)為3wt%-10wt%；????????????????????

2）將步驟1）所得混合物升溫至130-145℃并攪拌形成透明聚合物溶液，然后靜置脫泡；

3）將脫泡后的透明聚合物溶液制備成厚度為300-600um的濕態(tài)初生膜，將所述初生膜浸入冷卻液中固化，取出固化后的膜進行牽伸熱處理，然后浸入水浴中固化成膜；

4）將步驟3）所得膜用蒸餾水浸泡，洗出稀釋劑和添加劑；然后浸入醇類水溶液中浸泡，最后烘干得聚偏氟乙烯微孔膜。浸入醇類的水溶液中浸泡的過程為保孔處理的過程。

優(yōu)選的，所述水溶性稀釋劑制備聚偏氟乙烯膜的方法，步驟1）中所述水溶性稀釋劑為丙二醇甲醚丙酸酯；所述水溶性有機添加劑為聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇。

優(yōu)選的，所述水溶性稀釋劑制備聚偏氟乙烯膜的方法，步驟1）中所述聚偏氟乙烯的特性粘數(shù)為1.6-1.9dL/g。

作為優(yōu)選方案，步驟3）中，將脫泡后的透明聚合物溶液刮涂在支撐材料上形成初生平板膜，所述初生平板膜浸入冷卻液固化后進行雙向同步牽伸熱處理。

進一步的，所述雙向同步牽伸熱處理的雙向同步牽伸倍數(shù)為1.2-1.5倍。

作為另一種優(yōu)選方案，步驟3）中脫泡后的透明聚合物溶液通過中空噴絲頭紡制成初生中空膜，所述初生中空膜浸入冷卻液固化后進行牽伸熱處理。

進一步的，所述牽伸熱處理的牽伸倍數(shù)為1.2-1.7倍。

優(yōu)選的，所述牽伸熱處理時的牽伸溫度為60-120℃。

優(yōu)選的，步驟3）中所述冷卻液的溫度為0-70℃，冷卻時間為30-90s；所述冷卻液為水或水與丙二醇甲醚丙酸酯的混合物。當所述冷卻液為水與丙二醇甲醚丙酸酯的混合物時，丙二醇甲醚丙酸酯的含量為10wt%-70wt%。