[发明专利]一种基于层间共价作用增强的荷负电型含氯聚合物基复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于层间共价作用增强的荷负电型含氯聚合物基复合膜及其制备方法。所述的荷负电型含氯聚合物基复合膜由支撑层和功能层组成，其中支撑层为含聚酯纤维增强层，功能层由含氯聚合物和荷负电型聚合物组成，支撑层和功能层以共价键作用结合。所述的制备方法包括：将含氯聚合物及荷负电型聚合物共混溶解后配制成制膜液；以胺类化合物和催化剂的溶液作为改性剂对支撑层聚合物纤维进行热处理改性；将制膜液涂敷在聚合物纤维表面后进入凝固浴固化成膜；将制得的复合膜再次热处理后，清洗即得基于层间共价作用增强的荷负电型含氯聚合物基复合膜。所述的复合膜在0.1MPa下通量达到660 L/h·m2，运行剥离强度达到1MPa，同时具有良好的亲水性和抗污染性。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，尤其涉及一种基于层间共价作用增强的荷负电型含氯聚合物基复合膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术是一种新兴的分离技术，以外加能量或者化学位差为驱动力，分离膜材料可以实现对双组分或者多组分液体或者气体进行分离、分级、提纯或者富集的功能，相较传统工艺具有无可比拟的优势。膜分离技术在水处理领域的应用非常广泛，主要有污水净化、净水纯化、海水淡化等。

在众多潜在的聚合物膜材料中，含氯聚合物具有优良的耐酸碱性和耐化学腐蚀性，较好的综合力学性能和电绝缘性能，及阻燃性，耐候性等优点，在我国超滤、微滤等常温膜分离领域存在较大的应用潜力。其中，聚氯乙烯价格低廉，仅为PVDF的约1/20，因此受到了极大的关注，目前已经有成熟的膜产品进入市场。

为解决PVC的均质膜产品强度低的问题，目前常采用复合支撑层进行增强，能够显著的提高膜的强度。专利US 4061821和US 5472607分别公开了一种制备内层为编织管的PAN中空纤维膜和PVDF中空纤维膜的方法，使膜的力学性能得到了显著提高。专利CN103949166A也介绍了一种外层为编织管，内层涂覆制膜液，中心管道通入内芯液进行相转化成膜的内压式中空纤维复合膜的制备方法。除此之外，还有在编织管外先后涂覆共混原液和制膜液，实现双层涂覆制备中空纤维复合膜(CN 102160967A)、将纤维在喷丝模头上编织成管后同步涂覆制膜液制备中空纤维复合膜(CN 101543731A)、编织管内外侧均涂覆制膜液，再通过相转化法制备分离膜层(CN 1864828A)等技术出现。然而，采用编织管表面涂覆制备分离膜层的技术，不可避免会遇到产品的支撑层和分离膜层间粘结性能较差，使用过程中存在脱落、剥离，不耐反洗等问题。

由于聚酯体系自身具备的耐溶剂，高强度等特性，目前被广泛应用于膜材料的支撑层。为解决支撑层和分离膜层粘结性能较差的问题，目前比较常用的办法是对聚酯支撑层进行预处理，以提高复合膜支撑层和功能层间的粘结性。CN 102553463A先把编织管在煮沸的碱液浸泡以去除油污，然后编织管浸渍改性液进行改性处理，使得产品支撑层与涂覆层不易脱离，膜的耐反洗能力也得到了明显的改善；CN102512990A在制备聚偏氟乙烯中空纤维涂覆膜时使用常压等离子体处理中空编织绳，提高了编织绳与皮层聚偏氟乙烯材料之间的界面润湿性和氢键粘接力；CN102784566A通过编织管的预处理、聚偏氟乙烯稀溶液预涂覆等技术制备出一种具有高附着强度的异质增强聚偏氟乙烯中空纤维膜。此外，CN2103691327A通过提高制膜液在支撑管中的渗透程度，增加制膜液与支撑管的接触面积，以提高两者间的粘结效果。