一种亲水性聚烯烃微孔膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种亲水性聚烯烃微孔膜及其制备方法，所述微孔膜包括聚合物原料、亲水性填充剂以及抗氧剂，所述聚合物原料至少包括超高分子量聚乙烯，所述超高分子量聚乙烯的平均分子量介于1×10

A hydrophilic polyolefin microporous membrane and its preparation method

The invention provides a hydrophilic polyolefin microporous membrane and a preparation method thereof. The microporous membrane comprises a polymer raw material, a hydrophilic filler and an antioxidant. The polymer raw material comprises at least ultra-high molecular weight polyethylene, and the average molecular weight of the ultra-high molecular weight polyethylene is between 1*10.

【技术实现步骤摘要】
一种亲水性聚烯烃微孔膜及其制备方法
本专利技术涉及高分子微孔膜分离领域，特别是涉及一种亲水性聚烯烃微孔膜及其制备方法。
技术介绍
水是人类赖以生存和发展的珍贵资源，水问题的严重性和重要性已日益成为社会各界的共识。我国淡水资源极度短缺，且水污染现象严重，中央和地方各级政府部门都把水问题提到重要的位置。因此，经济、环保、高效的水处理技术将是水处理领域最重要的发展方向之一。膜分离技术作为上世纪60年代兴起的技术，以其高效节能、绿色环保、过程简单、易于控制而在水处理领域备受青睐。微滤膜作为膜分离工业中的重要组成部分，在医药，食品，油漆，生物等领域已经广泛应用。而且，微滤膜过滤做为纳滤及反渗透工艺的前处理工艺，可以有效的截留分子量大于0.1μm的污染物质，如水中悬浮物，细菌，大分子胶体等颗粒，在水处理领域起到了不可或缺的作用。高分子微滤膜常通过热致相分离，拉伸致孔、非溶剂相转化、静电纺丝等方法制备，无机微滤膜(如陶瓷膜)主要由烧结法，溶胶凝胶法，阳极氧化、化学气相沉积等制备。微滤膜孔径较大，但孔隙率通常较低，且膜主体较厚，若表面疏水，则导致水通量偏低，无法满足工业生产的需要。聚乙烯材料是应用最广泛的热塑性高分子材料，物理化学稳定性好，机械强度优越，具有良好的耐低温性能和耐酸碱性能，而且，相对于常用的膜材料如聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺等其它聚合物膜，聚乙烯具有价格低廉的特点。但聚乙烯本身的强疏水特性，导致其在水处理过程中对液体不浸润，存在着无法被润湿的瓶颈，因而不能直接用在水处理领域。虽然通过加入甲醇，乙醇等低表面张力的溶剂可以预先把聚乙烯材料润湿，而后再去除溶剂进行使用，但这种方式过于繁琐，不便于长期大规模使用。本专利技术致力于改善传统聚乙烯膜的疏水特性，使其可以应用于水处理过程，得到通量高，厚度薄，机械性能优越的过滤膜。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种亲水性聚烯烃微孔膜及其制备方法，用于解决现有技术中的聚乙烯微孔膜因疏水导致的透过性能表现较差的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种亲水性聚烯烃微孔膜，所述亲水性聚烯烃微孔膜至少包括质量百分比如下的组分：16％～70％聚合物原料、23％～81％亲水性填充物以及0.4％～10％抗氧剂；所述聚合物原料至少包括超高分子量聚乙烯，所述超高分子量聚乙烯的平均分子量介于1×106～8×106之间。作为本专利技术亲水性聚烯烃微孔膜的一种优化的方案，所述聚合物原料还包括辅料，所述辅料包括密度介于0.940g/cm3～0.976g/cm3之间的高密度聚乙烯、密度介于0.890g/cm3～0.915g/cm3之间的低密度聚乙烯、聚苯醚、聚四氟乙烯及聚丙烯中的一种或多种的混合物，以所述聚合物原料为总重量计，所述超高分子量聚乙烯的重量占总重量的50％～80％。作为本专利技术亲水性聚烯烃微孔膜的一种优化的方案，所述亲水性填充剂包括水合二氧化硅、水合二氧化钛、聚氧化乙烯及聚乙烯醇中的一种或多种的混合物。作为本专利技术亲水性聚烯烃微孔膜的一种优化的方案，所述抗氧剂包括亚磷酸酯、硫代二丙酸双月桂酯、二丁基羟基甲苯、2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚及N,N'-二仲丁基对苯二胺中的一种或多种的混合物。作为本专利技术亲水性聚烯烃微孔膜的一种优化的方案，所述微孔膜的孔隙率介于30％～70％之间，平均孔径介于0.03μm～3μm之间，平均厚度介于6μm～30μm之间，接触角介于55°～70°之间，纯水透过通量介于150L/m2hbar～600L/m2hbar之间。本专利技术还提供一种亲水性聚烯烃微孔膜的制备方法，所述制备方法至少包括：1)将聚合物原料、亲水性填充剂、抗氧剂及稀释剂熔融共混，获得铸膜液，所述聚合物原料至少包括超高分子量聚乙烯，所述超高分子量聚乙烯的平均分子量介于1×106～8×106之间；2)利用挤出工艺将所述铸膜液挤出后，流延成带状初生膜；3)将所述带状初生膜进行异步拉伸，形成带状薄膜；4)将所述带状薄膜依次经过萃取、二次拉伸、热定型以及收卷步骤，获得所述亲水性聚烯烃微孔膜。作为本专利技术亲水性聚烯烃微孔膜的制备方法的一种优化的方案，步骤1)中，所述聚合物原料和所述亲水性填充剂的质量比介于3:1至1：5之间，所述抗氧剂的质量占所述聚合物原料的质量的0.3％～5％，所述稀释剂的质量占所述聚合物原料的质量的15％～65％。作为本专利技术亲水性聚烯烃微孔膜的制备方法的一种优化的方案，所述亲水性填充剂包括水合二氧化硅、水合二氧化钛、聚氧化乙烯及聚乙烯醇中的一种或多种的混合物。作为本专利技术亲水性聚烯烃微孔膜的制备方法的一种优化的方案，所述抗氧剂包括亚磷酸酯、硫代二丙酸双月桂酯、二丁基羟基甲苯、2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚及N,N'-二仲丁基对苯二胺中的一种或多种的混合物。作为本专利技术亲水性聚烯烃微孔膜的制备方法的一种优化的方案，所述稀释剂包括石蜡油、C6-15烷烃、C8-15脂族羧酸、C2-6卤代烷烃中的一种或多种的混合物。作为本专利技术亲水性聚烯烃微孔膜的制备方法的一种优化的方案，步骤1)中，所述聚合物原料还包括辅料，所述辅料包括密度介于0.940g/cm3～0.976g/cm3之间的高密度聚乙烯、密度介于0.890g/cm3～0.915g/cm3之间的低密度聚乙烯、聚苯醚、聚四氟乙烯及聚丙烯中的一种或多种的混合物，以所述聚合物原料为总重量计，所述超高分子量聚乙烯的重量占总重量的50％～80％。作为本专利技术亲水性聚烯烃微孔膜的制备方法的一种优化的方案，步骤1)中，所述熔融温度介于150℃～220℃之间。作为本专利技术亲水性聚烯烃微孔膜的制备方法的一种优化的方案，步骤2)中，所述挤出的速度介于120转/分～300转/分之间，所述流延的温度介于60℃～120℃之间。作为本专利技术亲水性聚烯烃微孔膜的制备方法的一种优化的方案，步骤3)中，在110℃～125℃下，将所述带状初生膜先进行纵向拉伸后进行横向拉伸，形成所述带状薄膜，拉伸倍率介于2倍～4倍之间。作为本专利技术亲水性聚烯烃微孔膜的制备方法的一种优化的方案，步骤4)中，所述萃取步骤所采用的萃取剂包括二氯甲烷、全氯乙烯、己烷、氯仿、异丙醇、乙醚及丙酮中的一种或多种的混合物；所述二次拉伸包括横向拉伸，拉伸倍率介于1.1～1.8倍之间；所述热定型的温度介于70℃～110℃之间，所述热定型的时间介于1分钟～10分钟之间。如上所述，本专利技术的亲水性聚烯烃微孔膜及其制备方法，具有以下有益效果：1、本专利技术对传统聚乙烯微孔膜进行了亲水改性，添加了亲水性填充物，如水合无机纳米粒子或亲水性聚合物，获得了亲水性聚乙烯微孔膜。2、本专利技术将亲水改性的聚乙烯微孔膜用于水处理领域，相较于其他水处理膜，具有优异的综合性能，如厚度较薄，透过能力及水通量高，孔径均一，孔隙率高，化学稳定性好，机械强度高，耐久性强的特点。附图说明图1为本专利技术亲水性聚烯烃微孔膜的制备方法的流程示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅附图。本专利技术提供一种亲水性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种亲水性聚烯烃微孔膜，其特征在于，所述亲水性聚烯烃微孔膜至少包括质量百分比如下的组分：16％～70％聚合物原料、23％～81％亲水性填充物以及0.4％～10％抗氧剂；所述聚合物原料至少包括超高分子量聚乙烯，所述超高分子量聚乙烯的平均分子量介于1×106～8×106之间。

【技术特征摘要】
1.一种亲水性聚烯烃微孔膜，其特征在于，所述亲水性聚烯烃微孔膜至少包括质量百分比如下的组分：16％～70％聚合物原料、23％～81％亲水性填充物以及0.4％～10％抗氧剂；所述聚合物原料至少包括超高分子量聚乙烯，所述超高分子量聚乙烯的平均分子量介于1×106～8×106之间。2.根据权利要求1所述的亲水性聚烯烃微孔膜，其特征在于：所述聚合物原料还包括辅料，所述辅料包括密度介于0.940g/cm3～0.976g/cm3之间的高密度聚乙烯、密度介于0.890g/cm3～0.915g/cm3之间的低密度聚乙烯、聚苯醚、聚四氟乙烯及聚丙烯中的一种或多种的混合物，以所述聚合物原料为总重量计，所述超高分子量聚乙烯的重量占总重量的50％～80％。3.根据权利要求1所述的亲水性聚烯烃微孔膜，其特征在于：所述亲水性填充剂包括水合二氧化硅、水合二氧化钛、聚氧化乙烯及聚乙烯醇中的一种或多种的混合物。4.根据权利要求1所述的亲水性聚烯烃微孔膜，其特征在于：所述抗氧剂包括亚磷酸酯、硫代二丙酸双月桂酯、二丁基羟基甲苯、2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚及N,N'-二仲丁基对苯二胺中的一种或多种的混合物。5.根据权利要求1所述的亲水性聚烯烃微孔膜，其特征在于：所述微孔膜的孔隙率介于30％～70％之间，平均孔径介于0.03μm～3μm之间，平均厚度介于6μm～30μm之间，接触角介于55°～70°之间，纯水透过通量介于150L/m2hbar～600L/m2hbar之间。6.一种亲水性聚烯烃微孔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：1)将聚合物原料、亲水性填充剂、抗氧剂及稀释剂熔融共混，获得铸膜液，所述聚合物原料至少包括超高分子量聚乙烯，所述超高分子量聚乙烯的平均分子量介于1×106～8×106之间；2)利用挤出工艺将所述铸膜液挤出后，流延成带状初生膜；3)将所述带状初生膜进行异步拉伸，形成带状薄膜；4)将所述带状薄膜依次经过萃取、二次拉伸、热定型以及收卷步骤，获得所述亲水性聚烯烃微孔膜。7.根据权利要求6所述的亲水性聚烯烃微孔膜的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述聚合物原料和所述亲水性填充剂的质量比介于3:1至1：5之间，所述抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：程跃，王英杰，邱长泉，
申请(专利权)人：上海恩捷新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31