[发明专利]一种抗压微孔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜技术领域，具体涉及一种抗压微孔膜及其制备方法。 

背景技术

超滤和微滤等膜技术近年来在化工、环保、医药等领域得到了广泛应用。同时，超滤膜也是反渗透或纳滤等复合膜的支撑层。微滤、超滤、纳滤和反渗透都属于压力驱动的膜过程，在运行过程中，膜长期处于受压状态，膜会渐渐被压密，导致通量随运行时间的延长而下降，特别是作为反渗透或纳滤的支撑膜，所承受压力非常高，因此膜的抗压性非常重要。 

通常，膜的微孔结构分为指状孔和海绵状孔，指状孔的膜有较大的透水能力，而海绵状孔的抗压性较好，因此很多研究报道了通过改变膜的孔结构来提高其抗压性。申请号为200710072442.7的专利公布了在PVDF膜中添加铁盐，改变膜的断面结构来提高膜的抗压密性；周海平在硕士论文《密度梯度结构的聚砜超滤膜的制备研究》中通过调整制膜液组成获得了断面为海绵状结构，膜孔大小为密度梯度的聚砜膜，该膜的抗压性也非常良好；范为在硕士论文《聚醚砜超滤膜结构的影响因素与性能研究》中也通过优化制膜液组成获得了海绵状孔的聚醚砜膜，该膜的抗压密性有了明显提高。 

发明内容

发明目的:为了制备一种抗压性能更好的微孔膜。 

本发明根据碳纳米管或碳纤维与石墨烯对高分子聚合物的力学性质有明显改善的作用，以及它们分别属于一维和二维纳米材料，混合后会形成独特的微观结构，对其改性后添加到高分子溶液中，通过相转化制备出高抗压性的微孔膜。 

具体采用如下方案： 

方案1：

:一种抗压性微孔膜制备方法，其特征在于，包含如下步骤,

在微孔膜制膜溶液中加入聚合物和结构组合物，所述聚合物占整体溶液的10-25wt%，所述结构组合物占聚合物重量比例的0.05-2wt%，包含A组分和B组分：A碳纳米管和/或碳纤维，B石墨烯，其中A组分和B组分的重量比为0-1，在40℃下搅拌48小时，静置4小时脱泡；

制膜溶液通过流延法刮在制膜支撑体上，利用相转化法制备微孔膜，具体方法为：铸膜液在空气中暴露0.5-3min后浸入非溶剂水中，固化成膜。

本发明进一步技术方案在于，所述碳纳米管优选多壁碳纳米管。 

本发明进一步技术方案在于，所述碳纤维优选石墨烯。 

本发明进一步技术方案在于，所述微孔膜制膜溶液的溶剂为如下溶剂的任意一种，N-甲基吡咯烷酮、N, N-二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、磷酸三乙酯、二甲基亚砜、丙酮、四氢呋喃。 

本发明进一步技术方案在于，所述微孔膜制膜溶液中可包含如下作为添加剂的一种或几种，氯化锂、聚乙烯吡咯烷酮，聚乙二醇、水、甲醇、乙醇、甲酸、乙酸、丙酮、四氢呋喃，添加量以聚合物量为基准计为1-10wt%； 

本发明进一步技术方案在于，还包含将所制备膜浸泡在水中待用的步骤。

方案2： 

一种抗压性微孔膜，其特征在于，包含碳纳米管或碳纤维与石墨烯构造的骨架。

方案3： 

多壁碳纳米管在制备微孔膜中的用途。

归纳表述如下：一种抗压性微孔膜制备方法，包括以下步骤： 

（1）将有机化改性的碳纳米管或碳纳米纤维与有机化改性的石墨烯混合，添加到各种常规的微孔膜制膜溶液中，包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSf)、聚醚砜(PES)、聚丙烯腈(PAN)以及醋酸纤维素(CA)等溶液中，其中碳纳米管或碳纤维与石墨烯的比例为0-1；

（2）制膜溶液的组成为聚合物浓度范围为10-25wt%，纳米混合颗粒的添加量以聚合物量为基准计为0.05-2wt%；

（3）制膜溶液的溶剂包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)，或者N, N-二甲基甲酰胺(DMF)，或者N, N-二甲基乙酰胺(DMAc)，或者磷酸三乙酯(TEP)，或者二甲基亚砜(DMSO)，或者丙酮(AC)，或者四氢呋喃(THF)等，能溶解上述高分子聚合物，并和水能互溶的有机物；

（4）制膜溶液中可包含如下作为添加剂的一种或几种：氯化锂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，聚乙二醇(PEG)、水、甲醇、乙醇、甲酸、乙酸、丙酮、四氢呋喃等，添加量以聚合物量为基准计为1-10wt%；

（5）制膜溶液通过流延法刮在制膜支撑体上，利用相转化法制备微孔膜，具体方法为：铸膜液在空气中暴露0.5-3min后浸入非溶剂水中，固化成膜；

（6）所制备膜浸泡在水中待用；

（7）将所制备膜在0.4MPa下测定纯水通量，再在1.0MPa下压30min，然后再测定0.4MPa下纯水通量，比较膜的抗压性。