[发明专利]一种高密度聚乙烯/乙烯醋酸乙烯共混疏水微孔膜制备方法

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种高密度聚乙烯/乙烯醋酸乙烯共混疏水微孔膜及其制备方法。

背景技术

疏水微孔膜可以作为膜接触器的传递介质应用于多种新型膜分离过程，包括膜蒸馏、膜萃取、膜吸收、膜汽提和膜吸附等。膜蒸馏(membrane distillation，MD)相比于其他膜分离技术，技术的优势在于可以低温常压下操作，有效利用廉价能源(如太阳能、工业废热、余热)在能源日益紧张的当今社会具有很大的竞争力。MD在浓缩高浓度的盐水溶液具有很大的优势，在反渗透过程中，只能浓缩到一定的浓度，而MD过程将其浓缩到过饱和溶液，另外，膜蒸馏过程在浓缩果汁和中药浓缩也都有不可比拟的优势。然而，MD技术大规模工业化应用的核心和难题是膜材料的选择和能源的利用率。

目前，膜蒸馏常用的疏水膜材料主要为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯和聚乙烯等，其中PTFE与PVDF材料本身的成本较高、价格昂贵，同时PVDF材料并不能完全满足MD过程疏水性要求，而PP膜化学稳定性和耐氧化性较差。尤其是采用溶液相转化法制备的MD用膜有着机械性能较差、耐酸碱性差和耐有机溶剂性差等缺点。为拓宽膜材料的选择，广泛应用的聚合物改性方法有表面接枝，表面涂覆，等离子体法，共混与填充等。其中聚合物共混具有操作简单，生产效率高等优点，对于提高膜的机械性能、拓宽膜材料选择以及膜结构的调控有很好的效果。高密度聚乙烯(HDPE)具有稳定性高、洁净度高、耐热性强、价格低廉等优点，是MD过程的理想膜材料之一。

乙烯醋酸乙烯(ethylene vinyl acetate，EVA)疏水性能好，强耐腐蚀性(耐海水、耐酸碱)，安全性高接触无危害。EVA由于在分子链中引入了醋酸乙烯单体，从而降低了结晶度，韧性、弹性和抗张力高，隔热保温性能优异，透气性好，应用在膜蒸馏有很好的前景。所以为了改善聚丙烯微孔膜在MD过程中的性能，本发明选用了乙烯醋酸乙烯与之共混。本发明的共混膜具有较好韧性，体现在断裂伸长率大有提高；而且膜材料的刚性和强度没有出现明显下降，体现在拉伸强度改变不大。由于EVA的低结晶度和粘性的作用，与高密度聚乙烯均匀共混后成膜更加均匀，孔径分布窄，提高了膜的分离性能。在膜的疏水性方面，EVA和HDPE的疏水性接近，制备的共混膜水接触角稳定在110°～130°，有效减少了膜污染，为MD提供了一种疏水性能优良的分离材料。所以，共混膜的使用寿命大幅增加，降低了MD过程的操作成本和运行成本。而且EVA的导热系数低，具有较好的保温性能，提高了MD过程中热效率，有效的降低MD过程的能耗。

由于高密度聚乙烯、乙烯醋酸乙烯在常温下不溶于任何溶剂，故本发明采用热致相分离法制备高密度聚乙烯/乙烯醋酸乙烯共混膜。热致相分离法是A.J.Castro在美国专利US4247498(1980)中提出的一种简单新颖的制膜方法，是基于高分子溶液高温相容、低温分相的原理而形成微孔，可应用于许多由于常温溶解度差而不能用通常的溶液法制膜的结晶性聚合物。热致相分离法制备的微孔膜，比非溶剂致相分离法制备的膜强度高，比熔融拉伸制备的膜孔隙率高和孔径分布更均匀。

中国专利CN200610113814.1公开了热致相分离法制备高分子量聚乙烯多孔膜的方法，使用热致相分离方法，通过改变聚合物和稀释剂的配比以及聚乙烯的分子量来调控产品的膜孔隙率。但是聚乙烯膜韧性不足，孔径较大，不适用于膜蒸馏过程。本发明制备的高密度聚乙烯/乙烯醋酸乙烯共混疏水微孔膜，微孔结构均匀、孔隙率高、不易亲水化，乙烯醋酸乙烯的加入使其拥有更好的机械性能以维持MD过程长期稳定运行。国内外尚未有关于高密度聚乙烯/乙烯醋酸乙烯共混疏水微孔膜的报导。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高密度聚乙烯/乙烯醋酸乙烯共混疏水微孔膜的制备方法。本发明制备的高密度聚乙烯/乙烯醋酸乙烯共混疏水微孔膜在不改变高密度聚乙烯优良耐化学品性、较高强度条件下，改性效果特别显著：首先提高了膜的机械性能，具有更好的柔韧性、更高的断裂伸长率，使用寿命更长；其次，乙烯醋酸乙烯的加入降低了聚乙烯的结晶度，使膜孔径分布更窄，更均匀，孔径和孔隙率更易于控制，孔径0.1μm～1μm，孔隙率达到62％以上；再次降低了膜的导热系数，特别是应用于MD过程，使膜两侧的温度差、蒸汽压差增大，减少了热量损失、提高了热效率。

同时，本发明提供了上述高密度聚乙烯/乙烯醋酸乙烯共混疏水微孔膜的制备方法，操作简单、方便，包括如下步骤：