[发明专利]一种亲水性聚丙烯微孔膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种亲水性聚丙烯微孔膜的制备方法。 

背景技术

聚丙烯微孔膜在锂离子二次电池隔膜、生物医用分离膜废水处理、超滤分离、微滤分离、膜蒸馏等众多领域得到广泛应用，其制备方法主要有颗粒烧结法、熔融挤出拉伸法、填充法和热致相分离法(Castro US 4,247,498)等。聚丙烯微孔膜具有强疏水性，在使用过程中极易受到污染，致使其分离能力下降、清洗费用提高，从而限制了其应用领域。 

目前，制备亲水性和表面功能化的聚烯烃微孔薄膜材料成为该领域的研究热点之一(Dana等Chem.Rev.2010，110，2448-2471；杨健等，高分子材料科学与工程2006，22(4)：6-9，14；尹艳红等，化学世界2008，1：56-60及其所引用文献)。目前报道的主要方法有：1)表面接枝处理法，利用化学、光化学、辐射、等离子体接枝等方法，即在聚烯烃微孔膜上接枝丙烯酸、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯等聚合物，得到亲水性薄膜材料。徐志康等在CN101439265A和CN101439266A中报道了一种常压介质阻挡放电等离子体进行聚合物亲水化改性方法，具有工艺简单、操作方便、加工速度快、处理效果好且持久等特点。黄健等在CN101011644A中公开了一种聚丙烯微孔膜表面持久亲水化改性的方法，将聚丙烯微孔膜浸渍于溶有疏水端带有双键的两亲 性分子及光敏引发剂的溶胀剂处理一段时间，然后置于紫外光下照射，经真空抽提溶胀剂并用水清洗、干燥后得到亲水性聚丙烯微孔膜。其工艺较为复杂，需要先得到聚丙烯微孔膜，然后进行疏水端带有双键的两亲性分子在聚丙烯微孔膜上的紫外光化学接枝反应；而且亲水性聚合物链段主要集中于膜表面，孔道内部依然是憎水性的。一般而言，这类表面接枝处理方法的不足之处在于：或者是需要较为苛刻的条件、昂贵的设备、辐射性强、对聚合物薄膜的损伤大；或者是仅为表面亲水化、且持久性不好。2)共混法。例如，Chung等(J.Appl.Polym.Sci.1997，64(3)：567-575)用羟基化聚丙烯和聚丙烯进行共混，改善膜的亲水性能，在膜分离过程中大大提高了膜通量和截留率，膜污染现象也大大减小。但羟基化聚丙烯的制备需要特殊的共聚单体及较复杂的后处理工艺，其实际应用将受到限制。义建军等(CN10735474A)报道了以聚乙烯、共混相容剂(聚乙烯接枝马来酸酐或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)、碳酸钙和稀释剂为原料，利用热致相分离法制备了一种亲水性聚乙烯微孔薄膜材料。但其并未使用与聚乙烯的结构、性能及应用领域有显著差异的聚丙烯作为原材料；另外，碳酸钙的主要作为填料使用。3)表面活性剂浸渍法。孙学礼在CN1400235A中报道利用由水、表面活性剂、稳定剂、消泡剂等组成的亲水处理液对聚丙烯微孔膜及逆行浸渍处理。该方法工艺较为简单，但由于亲水物质主要以吸附方式存在于聚丙烯微孔膜中，易于从聚丙烯基体析出而损失。 

发明内容

本发明的目的是提供一种亲水性聚丙烯微孔膜的制备方法，该微孔膜以聚丙烯、稀释剂、含有极性基团的共混相容剂以及成核剂为原 料，经溶液共混或熔融共混，利用平板刮膜法或热压法成膜，在恒温水浴中淬冷，用萃取剂萃取，盐酸水溶液浸泡，蒸馏水洗涤以及干燥，最后制得亲水性聚丙烯微孔膜。 

与现有方法相比，此方法的特色在于利用共混法和热致相分离法相结合制备亲水性聚丙烯微孔膜，可利用含有极性基团的共混相容剂在共混过程中对聚丙烯进行原位亲水改性，并能持久地与聚丙烯基体相结合。该方法工艺步骤简单，所得聚丙烯微孔膜的亲水性不易损失，在膜的制备工艺过程中可以减少稀释剂和萃取剂的用量。 

本发明的技术方案如下： 

本发明所述的一种亲水性聚丙烯微孔膜的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤： 

1)将低熔融指数聚丙烯和稀释剂(重量比为20∶80～80∶20)、占聚丙烯和稀释剂总重量的0.5～30％的含有极性基团的共混相容剂以及占聚丙烯和稀释剂总重量的0.05～10％的成核剂组成的物料，在180～200℃下经溶液共混或熔融共混制得混合物料； 

2)将步骤1)中制备的混合物料在170～190℃利用平板刮膜法或者热压法成膜； 

3)将步骤2)中制备的膜取出并放入0～50℃的恒温水浴中淬冷； 

4)将步骤3)中制备的膜在萃取剂中萃取除掉步骤3)中所得膜中的稀释剂； 

5)将步骤4)中制备的膜在盐酸水溶液中浸泡，经蒸馏水洗涤、干燥，得到亲水性聚丙烯微孔膜。 

其中：