聚偏氟乙烯和超高分子量聚乙烯共混微孔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开提供了一种聚偏氟乙烯和超高分子量聚乙烯共混微孔膜及其制备方法，属于微孔膜技术领域。所述共混微孔膜兼具良好的疏水性能、机械性能和渗透性能。所述制备方法包括如下步骤：将聚偏氟乙烯、超高分子量聚乙烯、抗氧剂、稀释剂制成悬浊液；将所得悬浊液喂入双螺杆挤出机，将从出料口挤出的铸膜冻胶直接注入金属模具中进行注塑成型，模具温度与双螺杆挤出机出料口温度相同，膜具的模腔表面具有微棱镜阵列式结构，而后将注有铸膜冻胶的模具置于水介质中冷却得到初生冻胶膜；将所得初生冻胶膜经萃取去除稀释剂后置于冷冻干燥机中干燥。制备得到的共混微孔膜可用于膜蒸馏技术等膜分离技术领域。

【技术实现步骤摘要】
聚偏氟乙烯和超高分子量聚乙烯共混微孔膜及其制备方法
本专利技术涉及微孔膜
，尤其涉及一种聚偏氟乙烯和超高分子量聚乙烯微孔膜及其制备方法。
技术介绍
聚偏氟乙烯(PVDF)的表面能极低，是一种疏水性很强的材料，且具有很好的化学稳定性、耐热性、机械稳定性。但聚偏氟乙烯膜的疏水性能和力学性能很难同时提高，还可进一步改进以延长使用寿命，满足膜蒸馏、膜萃取等疏水膜工艺的要求。目前制备疏水微孔膜的方法主要有以下三种：熔融法、湿法相转化法和热致相分离法。相对于熔融法，热致相分离法制膜不仅成孔效果好，且稀释剂萃取后所得孔结构具有较好的连通性；同时，在稀释剂的作用下，铸膜液体系具有更好的流动性(Xi等人通过熔融法和拉伸(MS-S)方法制备微孔聚乙烯(PE)中空纤维膜(XiZY,XuYY,ZhuLP,etal.Effectofstretchingonstructureandpropertiesofpolyethylenehollowfibermembranesmadebymelt-spinningandstretchingprocess[J].PolymersforAdvancedTechnologies,2008,19(11):1616–1622)。另外，热致相分离法制膜过程是由于体系热量流逝而导致的相分离，相对于湿法相转化法中的物质交换更容易控制(CN104474923A公开了一种热致相分离法制备聚偏氟乙烯/聚乙烯醇共混膜的方法)。微注塑成型技术是一种进行聚合物微结构制造的技术，它是利用模板自身的限域作用以及和高分子间的相互作用，对表面的形貌、形状、结构、尺寸和排布等进行调节，具有制造工艺简单，几乎不受塑件几何形状的限制，生产成本低，易于实现大批量自动化生产等特点。目前微注塑成型技术主要应用于光通信、医疗技术、生物技术、传感器和传动装置和微光学器件等领域，研究热点主要集中在微注塑成型设备、微型模具的制造加工、微成型材料的选取、微成型过程中工艺的控制、微成型理论及数值模拟分析和微制品质量表征等方面，很少将其用于多孔膜的制备。在已有的报道中，可见一些研究采用熔融法结合微注塑成型技术制备微结构聚合物样品。Lin等人研究高密度聚乙烯熔融后微注塑过程中熔体的流动诱导结晶行为及其对高密度聚乙烯微注塑力学性能的影响(LinX,Caton-RoseF,RenD,etal.Shear-inducedcrystallizationmorphologyandmechanicalpropertyofhighdensitypolyethyleneinmicro-injectionmolding[J].JournalofPolymerResearch,2013,20(4):1-12.)。还有少数研究者采用湿法结合微注塑成型工艺制备微结构制品。如Wu等人第一次提出室温注塑成型技术结合颗粒浸出方法制造由可生物降解聚酯组成的三维多孔支架(WuL,JingD,DingJ.A"room-temperature"injectionmolding/particulateleachingapproachforfabricationofbiodegradablethree-dimensionalporousscaffolds.[J].Biomaterials,2006,27(2):185-191.)。磁控溅射是物理气相沉积的一种，具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。特里帕蒂(Tripathi)等人以聚四氟乙烯为靶材，采用射频磁控溅射的方法，在玻璃基板上沉积均匀的超薄聚四氟乙烯溅射膜(TripathiS,HaqueSM,RaoKD,etal.InvestigationofopticalandmicrostructuralpropertiesofRFmagnetronsputteredPTFEfilmsforhydrophobicapplications[J].AppliedSurfaceScience,2016,385:289-298.)。虽然磁控溅射技术已成熟应用于材料表面改性，但是将磁控溅射技术与微注塑成型技术相结合在微孔膜
非常罕见。
技术实现思路
本专利技术提供一种聚偏氟乙烯和超高分子量聚乙烯共混微孔膜及其制备方法，提供一种共混微孔膜，兼具良好的疏水性能、机械性能和渗透性能，该膜可用于膜蒸馏技术等膜分离
本专利技术提供一种聚偏氟乙烯和超高分子量聚乙烯共混微孔膜的制备方法，包括如下步骤：S1、将超高分子量聚乙烯在60℃下烘2～3h，将聚偏氟乙烯在90℃下烘2～3h；S2、将步骤S1所得的聚偏氟乙烯、超高分子量聚乙烯与抗氧剂、稀释剂混合，常温下搅拌1～2h，获得分散均匀的悬浊液；S3、将步骤S2所得的悬浊液喂入双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机为6区分段加热，其中加热区1～6温度依次为130℃、140℃、160℃、175℃、190～220℃、200～230℃，出料口温度为200～250℃；将从出料口挤出的铸膜冻胶直接注入金属模具中进行注塑成型，模具温度与双螺杆挤出机出料口温度相同，模具的模腔表面具有微棱镜阵列式结构，而后将注有铸膜冻胶的模具置于0～100℃水介质中冷却得到初生冻胶膜；S4、将步骤S3所得初生冻胶膜经萃取去除稀释剂后置于冷冻干燥机中干燥12h以上，得到聚偏氟乙烯/超高分子量聚乙烯干态共混微孔膜。进一步地，所述微棱镜阵列式结构的微结构循环尺寸为20～200μm；进一步可以为50～100μm。进一步地，在步骤S4之后包括步骤S5：以步骤S4所得聚偏氟乙烯/超高分子量聚乙烯干态共混微孔膜为基材，利用磁控溅射技术在其表面进行表面改性处理。进一步地，所述磁控溅射技术为射频磁控溅射；以聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯或石墨为靶材，溅射功率为100～200W，溅射时间为30s～30min，溅射压力0.1～1Pa。进一步地，制备得到的共混微孔膜的厚度为0.30～1.50mm。进一步地，稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯和石蜡油的共混物；将步骤S3所得初生冻胶膜经四道萃取后置于冷冻干燥机中干燥，所述四道萃取为：浸入无水乙醇中12～24h进行一道萃取；置于120号汽油中12～24h进行二道萃取；置于无水乙醇中6～12h进行三道萃取；置于去离子水中浸泡24～48h进行四道萃取。进一步地，制得的共混微孔膜用于膜分离技术；进一步地，所述膜分离技术可以为膜蒸馏技术、膜萃取技术、气态膜分离技术。进一步地，所述共混微孔膜由以下组分制成：进一步地，抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯，其与超高分子量聚乙烯的质量比为1:10。本专利技术又提供一种聚偏氟乙烯/超高分子量聚乙烯共混微孔膜，由上述任一制备方法制备得到。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术公开提供一种聚偏氟乙烯/超高分子量聚乙烯共混微孔膜的制备方法，采用微注塑成型技术与热致相分离法结合制膜。制得的膜具有微米阵列结构和多孔结构组成的复合表面结构，在确保良好的机械强度的基础上增加膜表面粗糙度，提高疏水性。(2)本专利技术公开提供的共混微孔膜的制备方法中，超高分子量聚乙烯在膜中呈网络状连接结构，增加了聚偏氟乙烯晶体之间的连接，增强了膜的机械强度性。(3)本专利技术公开提供的共混微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚偏氟乙烯和超高分子量聚乙烯共混微孔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将超高分子量聚乙烯在60℃下烘2～3h，将聚偏氟乙烯在90℃下烘2～3h；S2、将步骤S1所得的聚偏氟乙烯、超高分子量聚乙烯与抗氧剂、稀释剂混合，常温下搅拌1～2h，获得分散均匀的悬浊液；S3、将步骤S2所得的悬浊液喂入双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机为6区分段加热，其中加热区1～6温度依次为130℃、140℃、160℃、175℃、190～220℃、200～230℃，出料口温度为200～250℃；将从出料口挤出的铸膜冻胶直接注入金属模具中进行注塑成型，模具温度与双螺杆挤出机出料口温度相同，模具的模腔表面具有微棱镜阵列式结构，而后将注有铸膜冻胶的模具置于0～100℃水介质中冷却得到初生冻胶膜；S4、将步骤S3所得初生冻胶膜经萃取去除稀释剂后置于冷冻干燥机中干燥12h以上，得到聚偏氟乙烯/超高分子量聚乙烯干态共混微孔膜。

【技术特征摘要】
1.一种聚偏氟乙烯和超高分子量聚乙烯共混微孔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将超高分子量聚乙烯在60℃下烘2～3h，将聚偏氟乙烯在90℃下烘2～3h；S2、将步骤S1所得的聚偏氟乙烯、超高分子量聚乙烯与抗氧剂、稀释剂混合，常温下搅拌1～2h，获得分散均匀的悬浊液；S3、将步骤S2所得的悬浊液喂入双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机为6区分段加热，其中加热区1～6温度依次为130℃、140℃、160℃、175℃、190～220℃、200～230℃，出料口温度为200～250℃；将从出料口挤出的铸膜冻胶直接注入金属模具中进行注塑成型，模具温度与双螺杆挤出机出料口温度相同，模具的模腔表面具有微棱镜阵列式结构，而后将注有铸膜冻胶的模具置于0～100℃水介质中冷却得到初生冻胶膜；S4、将步骤S3所得初生冻胶膜经萃取去除稀释剂后置于冷冻干燥机中干燥12h以上，得到聚偏氟乙烯/超高分子量聚乙烯干态共混微孔膜。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微棱镜阵列式结构的循环尺寸为20～200μm；进一步，所述微棱镜阵列式结构的循环尺寸为50～100μm。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S4之后包括步骤S5：以步骤S4所得聚偏氟乙烯/超高分子量聚乙烯干态共混微孔膜为基材，利用磁控溅射技术在其表面进行表面改性处理。4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娜娜，刘涛，张效栋，尹巍巍，郭丹，肖长发，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12