[发明专利]高孔隙率亲水微孔膜、其制备方法及应用

说明书

发明提供一种高孔隙率亲水微孔膜的制备方法，成膜工艺包括真空蒸发和非溶剂相转化两步成膜，步骤如下：(1)将聚合物A溶于极性有机溶剂中，待聚合物A完全溶解后，将亲水性聚合物B溶于极性有机溶剂中，然后加入非溶剂，配制均相铸膜液；铸膜液脱泡后刮膜，刮膜后第一步置于真空环境中蒸发；(2)第二步在成膜池中进行非溶剂诱导相转化成膜。本发明制备方法，解决现有技术非溶剂诱导相转化成膜的孔隙率低和膜孔径分布范围较宽的问题。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种高孔隙率亲水微孔膜、其制备方法及应用。

背景技术

微孔膜包括微滤膜、超滤膜和纳滤膜，可广泛用于水处理、生物制药、食品饮料、化工和空气净化等领域。微孔膜的制备多采用非溶剂诱导相转化法(NIPS)和热致相分离法(TIPS)。非溶剂诱导相转化法是最早发展起来的成膜技术，此法比较简单，非溶剂诱导相转化法制备的膜如果没有支撑材料则机械强度差，孔隙率低，而且孔径分布范围较宽。热致相分离法是利用结晶性和热塑性聚合物与高沸点、低分子量的稀释剂在高温时形成均相铸膜液，温度降低时发生固-液或液-液相分离，之后脱除稀释剂，得到聚合物微孔膜。TIPS形成的膜一定程度上改善了非溶剂诱导相转化法成膜机械强度差和孔隙率低的缺陷，但是所需制膜条件比较苛刻，生产中要求高温操作并且需要大量的萃取剂，生产成本较高。另外TIPS方法一般只能制备微滤膜。

如中国专利申请CN101396641A公开了一种复合热致相分离制膜方法，使用的复合稀释剂是聚合物的水溶性良溶剂和水溶性添加剂的混合物；成膜相分离是以热致相分离(TIPS)为主而非溶剂致相分离(NIPS)为辅的复合过程。该工艺在110～150℃的温度条件下配制铸膜液，一定程度上降低了传统TIPS工艺要求的高温条件。其中需要介入冷淬剂，制膜液中的表层溶剂会与冷淬剂发生交换而引发非溶剂致相分离从而形成一层致密皮层，同时由于温度变化也会引发热致相分离，因此该方法仍需要较高温度的控制以及冷淬剂的选择，并且成膜的孔隙率和膜孔径分布仍需进一步提高。

发明内容

为此，本发明提供一种高孔隙率亲水微孔膜、其制备方法及应用，解决现有技术非溶剂诱导相转化法成膜的孔隙率低和膜孔径分布范围较宽的问题。

为解决上述技术问题，本发明所述的高孔隙率亲水微孔膜的制备方法，包括真空蒸发和非溶剂相转化两步成膜，步骤如下：

(1)将聚合物A溶于极性有机溶剂中，待聚合物A完全溶解后，将亲水性聚合物B溶于极性有机溶剂中，然后加入非溶剂，配制均相铸膜液；铸膜液脱泡后刮膜，刮膜后第一步置于真空环境中蒸发部分溶剂，溶剂蒸发的量为10～35％；

(2)第二步在成膜池中进行非溶剂诱导相转化成膜。

优选的，所述真空环境为温度1～80℃，真空度20～100KPa，停留时间不超过60min。

优选的，所述步骤(2)的温度为1～50℃。

优选的，所述聚合物A的重量百分比浓度为5～50％，所述极性有机溶剂的重量百分比浓度为20～90％，所述亲水性聚合物B的重量百分比浓度为0.1～20％，所述非溶剂的重量百分比浓度为0.5～50％。

优选的，所述聚合物A为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、纤维素酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯中的一种或一种以上混合物。

优选的，所述亲水性聚合物B为醋酸纤维素、三醋酸纤维素、再生纤维素、硝酸纤维素、壳聚糖、聚酰胺、聚环氧乙烷、阿拉伯胶、磺化聚醚砜、磺化聚醚醚酮、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或一种以上的混合物。