[发明专利]一种高通量聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于膜技术领域，具体涉及一种高通量聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯膜具有优良的力学性质、热稳定性、化学稳定性和抗辐射性，但是由于其膜材料本身的疏水性、抗污染能力低，导致纯的聚偏氟乙烯膜通量较低，这是限制其进一步推广应用的主要因素。目前已采用一些方法来提高聚偏氟乙烯膜的亲水性和抗污染性能，从而提高其膜通量，其中共混改性方法是一种行之有效的方法。共混改性是将聚合物膜材料与该聚合物膜材料的两亲性接枝聚合物共混来制膜的方法。该方法中采用的两亲性接枝聚合物的亲水段延伸至膜表面，疏水段能与膜的主体基质物理粘合，从而提高膜亲水性。通过添加两亲性接枝聚合物聚偏氟乙烯-g-聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯到制膜溶液中，能在一定程度上提聚偏氟乙烯膜的亲水性，但总体来说聚偏氟乙烯膜的膜通量仍然较低，不能满足应用需求。如陶氏化学公司生产的聚偏氟乙烯超滤膜系统，其工作压力最大为2.1bar，但其工作膜通量范围仅为40～120L/(m²h)bar。N.Awanis Hashim通过聚偏氟乙烯与其两亲性接枝聚合物聚偏氟乙烯-g-聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯共混的方法合成了一种膜通量相对于纯聚偏氟乙烯膜较高的聚合物膜，但最高也仅为116L/(m²h)bar(N.A.Hashim,F.Liu,K.Li,A simplified method for preparation of hydrophilic PVDF membranes from an amphiphilic graft copolymer,J.Membr.Sci.,345(2009)134-141.)，这样的膜通量仍然偏低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高通量聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，以进一步提高膜通量。

本发明所述高通量聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，包括以下工艺步骤：

(1)制膜液的配制

将聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-g-聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和溶剂加入反应容器，在搅拌下于50～70℃反应24～30小时，反应结束后，静置脱泡至无可见气泡，得到制膜液；

聚偏氟乙烯在所得制膜液中的质量浓度为15％～20％，聚偏氟乙烯-g-聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的质量是聚偏氟乙烯质量的5％～15％；

当所述聚偏氟乙烯-g-聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯未经过提纯时，所述溶剂为四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺以质量比(30～50):100混合所得的混合溶剂，或四氢呋喃与N，N-二甲基乙酰胺以质量比(30～50):100混合所得的混合溶剂，或N，N-二甲基甲酰胺。

当所用聚偏氟乙烯-g-聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯经过提纯时，所述溶剂为1-甲基-2-吡咯烷酮与四氢呋喃以质量比(25～35):100混合所得的混合溶剂，或1-甲基-2-吡咯烷酮与N，N-二甲基甲酰胺以质量比(10～15):100混合所得的混合溶剂，或1-甲基-2-吡咯烷酮与N，N-二甲基乙酰胺以质量比(10～15):100混合所得的混合溶剂，或1-甲基-2-吡咯烷酮。

(2)相逆成膜

将步骤(1)所得制膜液浇在光学反射镜上，采用刮膜刀进行刮膜，刮膜后在室温、空气中放置40～80s，然后进行30～60小时的凝固浴，继后在空气中自然晾干，得到高通量超滤膜。

上述方法中，步骤(2)中凝固浴采用去离子水，或去离子水与有机溶剂的混合液，或自来水，或自来水与有机溶剂的混合液；当凝固浴为混合液时，所述有机溶剂与步骤(1)中所用的溶剂相同，且有机溶剂占混合液的质量百分比为0.1％～30％。凝固浴用量能使刮好的膜处于淹没状态即可。

上述方法中，步骤(2)中采用刮膜刀进行刮膜时，所用刮膜刀的间隙为100～260μm。

上述方法中，在步骤(2)将制膜液浇在光学反射镜上前，在光学反射镜上铺设30～150μm厚的编织或非编织状的聚酯纤维作膜的支撑层。

上述方法中，所述进行30～60小时的凝固浴是指将在空气中放置后，制膜液中的溶剂挥发掉的光学反射镜放入凝固浴采用的液体中浸泡30～60小时。

本发明制得的高通量聚偏氟乙烯超滤膜厚度在100～260μm之间。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：