本发明专利技术公开了一种疏水性聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混微孔膜的制备方法，按质量份数计算，包括10-50份聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混材料，50-90份酯类稀释剂；所述的聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混材料组成包括聚丙烯、增容剂、聚对苯二甲酸乙二醇酯和成核剂，各组分的质量比为90-50∶1-10∶5-40∶0-1。本发明专利技术通过加入定量增容剂对聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯进行增容改性进而制备聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜。该方法制得的聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混膜较纯聚丙烯微孔膜疏水性和机械性能均有较大提升，膜孔径范围0.1-10μm，孔径易于调控。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及膜分离技术，特别是涉及一种热致相分离法制备共混疏水微孔膜制备方法。
技术介绍
膜分离技术因其效率高、设备简单、节能环保、操作简便等特点，具有极大的工业应用潜力。其中膜蒸馏(membrane distillation，MD)技术是一种以疏水微孔膜两侧水蒸气压差为传质推动力的膜浓缩过程。与其他膜分离过程相比MD技术可在负压和较低温度下操作，并且可利用工业废热等廉价能源，对大分子、无机盐等不挥发组分的截留率接近100％，目前已经成为膜分离技术的研究热点之一。高分离性能疏水微孔膜的制备技术是制约膜蒸馏技术应用及其产业化的关键，用于MD的膜材料应满足疏水性和多孔性两个基本要求，其次还要有足够的机械强度、优良的热稳定性、化学稳定性。MD技术大规模工业化应用的最大阻碍是膜材料易发生亲水化污染，同时膜材料机械强度无法维持MD过程长期稳定运行。单一配方的膜材料由于可控条件较少，同样制约了膜蒸馏技术的发展，聚合物共混又称聚合物材料合金，聚合物材料合金化是实现提高膜的疏水性能、机械强度及膜蒸馏性能、拓宽膜材料种类和调控膜结构极为有效的方法。1981年，关于热致相分离法制备微孔膜的综合报道最早是由Castro发表的专利提出的，热致相分离法(thermally induced phase separation，TIPS)是一种基于高分子溶液高温相容、低温分相原理制备高分子微孔膜的方法。TIPS法制备微孔膜最大的优势在于可应用于常温下无合适溶剂的聚合物。但对于传统TIPS法制备共混膜材料，要求两种共混材料具有相容性，如两种材料相容性较差则无法共混。本专利提出一种使用TIPS方法使用两种相容性较差材料制备疏水微孔膜的方法，即通过加入增容剂聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种性能优异的工程塑料，因其价格低廉且具有优良的耐热性、耐化学药品性、强韧性、电绝缘性以及安全性等性能，广泛应用于纤维、薄膜、工程塑料、聚酯瓶等领域，是应用最广泛的功能高分子聚合物之一；聚丙烯价格低廉，具有强化学稳定性及热稳定性，但由纯聚丙烯制备的材料抗冲击强度低，脆性大且韧性不足。聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种性能优异的工程塑料，因其优良的耐热性、耐化学药品性、强韧性。将聚对苯二甲酸乙二醇酯的加入以聚丙烯为基体的膜中可进一步提高膜的疏水性并改善膜抗冲击性能和韧性。但聚丙烯与聚对苯二甲酸乙二醇酯共混属于相容性较差体系，无法使用热致相分离法简单共混成膜，本研究提出通过加入增容剂改善体系相容性，制备高性能聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜。现有技术中使用热致相分离法制备聚丙烯疏水微孔膜，如公开第CN01144479.7号、第CN200510041012.X号、第CN201010191837.0号中国专利所描述的聚丙烯微孔膜的制备，使用热致相分离方法通过改变聚合物和稀释剂的配比调控产品聚丙烯微孔膜孔径分布和孔隙率。但由于聚丙烯材料本身韧性不足、易碎等缺点，应用于膜蒸馏过程中易发生亲水化和破裂等问题，限制了聚丙烯微孔膜的应用。同时由于聚丙稀的疏水性较强，与其他高分子相容性较差，很难与其它高分子共混制备疏水膜进行改性。现有技术中使用聚丙烯共混膜，如CN201410211836.6号所描述的，预先制备聚丙烯-尼龙共混材料，使用共混材料再使用热致相方法制膜，且对聚丙烯进行亲水改性获得亲水膜用于超滤过程。目前国内外专利及文献暂无直接利用热致相分离法制备聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜的相关报道。
技术实现思路
针对现有MD用膜材料易亲水化且机械强度低等问题，本专利技术的目的是提出一种聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜的制备方法，该微孔膜以聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、增容剂、成核剂以及稀释剂为原料，采用热致相分离法制备出聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜。根据本专利技术制备的聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜，断面结构为均匀的蜂窝状结构，微孔孔径0.01μm～10μm，膜孔隙率为30％-85％，接触角大于120°，拉伸强度9MPa-24MPa，断裂伸长率12％-16％。所得产品膜较纯聚丙烯微孔膜在疏水性和机械强度均有较大提升。应用于0.5mol·L-1NaCl溶液真空膜蒸馏过程， 当进料流量为30L·h-1，进料温度80℃时，膜通量能够达到14.38kg·m-2·h-1，截留率高于99.99％。本专利技术的聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜的制备方法按照如下步骤进行：(1)准备材料：50-90份酯类稀释剂，10-50份聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混材料(聚丙烯、增容剂、聚对苯二甲酸乙二醇酯和成核剂，各组分的质量比为90-50∶1-10∶5-40∶0-1)；(2)将步骤(1)中的混合物置于高分搅拌反应釜中，恒温180℃-250℃，于氮气保护条件下搅拌2h-6h，得到均一溶液；停止搅拌并静置溶液1h-5h以脱泡，得到均一铸膜液；(3)将步骤(2)得到的均一铸膜液涂覆在模板或者经由平板刮膜机涂覆于无纺布支撑层得到平板膜，或将铸膜液送入双螺杆挤出机，挤出温度为180℃-250℃，通过喷丝头纺制中空纤维膜；成型的平板膜或者中空纤维膜进入0-50℃凝固浴发生相分离；(4)将步骤(3)制得的膜用纯度90％以上的萃取剂静置或超声萃取8h-30h，最后于空气中风干或置于烘箱中烘干得到聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜。上述的增容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝甲基丙烯酸。上述的稀释剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、葵二酸二丁酯中的一种或者几种。上述成核剂为己二酸、辛二酸、二亚苄基山梨糖醇中的一种。上述的萃取剂为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇、异丙醇中的一种过着几种混合物。与现有技术相比，本专利技术通过适当的增容剂对聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯进行增容改性，制备的共混膜具有聚丙烯材料的优良耐化学性能和刚性等优点的特性，同时具备聚对苯二甲酸乙二醇酯材料良好的疏水性和柔韧性等特性；共混膜兼具两种聚合物的优良性能。制备过程简单高效，膜材料成本低廉，膜孔结构易于调控，均匀窄孔径分布；制备的聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜通量高、抗污染能力强、机械强度高、截留率高，适用于MD、膜吸收和膜萃取过程。附图说明图1为不同聚丙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯质量比共混膜截面SEM图(聚丙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯质量比a、b、c和d分别为4∶1、6∶1、8∶1和10∶1；共混膜固含量都为30％)，注：图中加框的区域为固-液相分离结晶区域。图2为聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜接触角测定结果。图3为本专利技术产品膜与纯聚丙烯疏水微孔膜机械性能测试对比图(a为拉伸强度；b为断裂伸长率)。图4为聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯疏水微孔膜与纯聚丙烯微孔膜真空膜蒸馏性能对比图。具体实施方式实例1(1)膜制备材料：称量质量比为70份酯类稀释剂邻苯二甲酸二丁酯，30份聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混材料(等规聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、增容剂聚丙烯接枝马来酸酐、成核剂二亚苄基山梨糖醇，各组分的质量比为85.9∶8.6∶5∶0.5)；(2)将步骤(1)中的混合物置于高温搅拌反应釜中，250℃恒温，搅拌速率为250rpm并氮气保护的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚丙烯‑聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜，其制备原料包含主体材料，其特征在于：按质量分数计算，包括10‑50份聚丙烯‑聚对苯二甲酸乙二醇酯共混材料，50‑90份酯类稀释剂；所述的聚丙烯‑聚对苯二甲酸乙二醇酯共混材料组成包括聚丙烯、增容剂、聚对苯二甲酸乙二醇酯和成核剂，各组分的质量比为90‑50∶1‑10∶5‑40∶0‑1。
【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜，其制备原料包含主体材料，其特征在于：按质量分数计算，包括10-50份聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混材料，50-90份酯类稀释剂；所述的聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混材料组成包括聚丙烯、增容剂、聚对苯二甲酸乙二醇酯和成核剂，各组分的质量比为90-50∶1-10∶5-40∶0-1。2.根据权利要求1所述的聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜，其特征在于：所述的增容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝甲基丙烯酸。3.根据权利要求1所述的聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜，其特征在于：所述的稀释剂选自邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、葵二酸二丁酯中的一种或者几种；所述成核剂选自己二酸、辛二酸、二亚苄基山梨糖醇中的一种。4.一种如权利要求1所述的聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混疏水微孔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)准备材料：50-90份酯类稀释剂，10-...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐娜，韩怀远，张蕾，程鹏高，冯春磊，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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