一种通过聚合物共混增容原理和溶析法制备双连续聚烯烃微滤膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过结合聚合物共混增容原理和溶析法制备双连续聚烯烃微滤膜的方法。该方法包括：将聚烯烃、水溶性高分子物质和增容剂混合，将得到的混合物通过平板硫化机压膜或双螺杆挤出机挤出成膜，萃取，保孔处理，干燥。该方法具有工艺简单、易于成孔以及环保等特点，制备得到的聚烯烃微滤膜具有大的水通量和气体通量以及较好的力学性能，在水处理、生物医用等领域具有潜在的应用前景。

A method of preparing bicontinuous polyolefin microfiltration membrane by polymer blending and solubilization

【技术实现步骤摘要】
一种通过聚合物共混增容原理和溶析法制备双连续聚烯烃微滤膜的方法
本专利技术属于聚烯烃微滤膜的制备领域，特别涉及一种通过结合聚合物共混增容原理和溶析法制备互穿网络的双连续孔结构聚烯烃微滤膜的方法。
技术介绍
膜分离技术是一种新兴的多种学科交叉的技术，已经成为工业上气体分离、水溶液分离、化学产品和生化产品分离与纯化的重要过程，广泛应用于食品、饮料加工过程、工业污水处理、大规模空气分离、湿法冶金技术等。分离膜是膜分离技术的核心。聚烯烃微滤膜具有比重小、力学性能良好、耐热性较高、化学性能稳定、无毒、无味等特点，已被广泛地应用在汽车、包装、化工、电器等行业。目前聚烯烃微孔材料的制备方法主要是熔融拉伸法(MSCS)和热致相分离法(TIPS)。中国专利CN106133042A和中国专CN104494157A通过熔融拉伸法制备聚烯烃微滤膜。专利使用熔融拉伸法得到的微滤膜操作简单，力学性能优异，但是孔隙率较低，孔径分布不均匀且孔径大小难调。中国专利CN1718627和中国专利CN101862601A通过热致相分离法制备聚烯烃微滤膜。专利使用热致相分离法得到的微滤膜孔隙率高，孔径均匀并且大小可调，但是由于聚合物含量低，所以得到的微滤膜力学性能较差，并且制备过程中需要使用有毒的稀释剂，对人体和环境均会造成危害。现有技术中，使用增容剂通过相分离法来制备微滤膜如中国专利CN105983350A，CN108385197A，这种制备方法虽然能得到性能更好的微滤膜，但还是会受到相分离法的限制，如必须使用毒性较大的稀释剂，得到的微滤膜力学性能相对较差；另有技术将两种非极性聚合物共混，通过溶析法，使用有机溶剂除去其中一种聚合物制得微滤膜，如中国专利CN103861481A，这种制备过程中必须使用到有毒的有机溶剂，对人体和环境都会造成危害。而添加增容剂将非极性的聚烯烃聚合物和极性的水溶性聚合物共混，然后通过溶析法溶出共混物中的水溶性聚合物制得微滤膜的专利目前还没有报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种通过聚合物共混增容原理和溶析法制备双连续聚烯烃微滤膜的方法，以克服现有技术中聚烯烃微孔材料采用MSCS法难以控制孔径且孔隙率低的缺陷。本专利技术是将增容法和溶析法这两种方法相结合，通过绿色的制备方法制得孔隙率高，孔径可调，力学性能优异的聚烯烃微滤膜。本专利技术提供一种双连续聚烯烃微滤膜，将聚烯烃、水溶性高分子物质和增容剂混合，通过平板硫化机压膜或双螺杆挤出机挤出成膜，然后萃取得到。所述聚烯烃为聚乙烯或聚丙烯。所述水溶性高分子物质包括聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮或水溶性淀粉。所述增容剂为高分子增容剂，优选地，增容剂为马来酸酐接枝聚烯烃或乙烯-乙烯醇共聚物。所述聚烯烃微滤膜截面呈现双连续状结构，孔隙率为10％～95％，平均孔径为0.1～10μm。本专利技术还提供一种双连续聚烯烃微滤膜的制备方法，包括：将聚烯烃、水溶性高分子物质和增容剂以质量比30～70：30～70：1～30混合，将得到的混合物通过平板硫化机压膜或双螺杆挤出机挤出成膜，置于萃取剂中萃取除去水溶性高分子物质，保孔处理，干燥，得到双连续聚烯烃微滤膜。所述通过平板硫化机压膜的压力为1～15MPa，温度为150～240℃。所述双螺杆挤出机挤出成膜的工艺参数为：双螺杆挤出机下料口到模口的温度依次为150～240℃，150～240℃,150～240℃，150～240℃，150～240℃，主机转速为10～200rpm，挤出后拉伸温度为80～120℃，拉伸率为30％～200％。所述萃取剂温度为1～100℃。所述萃取剂为质量分数为0～60％的有机溶剂的水溶液。所述保孔处理采用的保孔剂为：质量分数为10～60％的有机溶剂的水溶液；保孔处理时间为1～48小时。所述有机溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜或醇。所述醇为C1-C10的一元醇、二元醇、三元醇中的一种或几种。所述干燥温度为20～80℃，干燥时间为0.5小时以上。本专利技术还提供一种双连续聚烯烃微滤膜的应用。例如用于水处理或生物医用。本专利技术结合了聚合物共混增容原理及溶析法成孔原理，将基体聚合物、水溶性聚合物和增容剂共混，用模压、挤出或注塑等加工方法制膜或其他所需形状，然后用水除去水溶性聚合物，得到孔与孔相互连通的开孔型微孔材料。本专利技术代替了传统热致相分离法中稀释剂的使用，降低了对环境的污染。本专利技术涉及的聚烯烃微滤膜截面呈现互穿网络双连续孔状结构，互穿网络双连续孔状结构在过滤时可实现大通量的效果。有益效果(1)本专利技术利用聚烯烃和水溶性高分子共混熔融挤出来生产分离膜，通过添加增容剂，改善了膜的性能，提高共混膜的强度和韧性，并且水通量和气体通量得到提高，气体通量为20～2×108L/(m2*h*0.1MPa)，水通量为20～1×105L/(m2*h*0.1MPa)。(2)本专利技术具有工艺简单、易于成孔、原料廉价易得、易于工业化生产、环保等特点。附图说明图1是本专利技术双螺杆挤出中空纤维膜的流程示意图。图2是实施例7中聚丙烯微滤膜的截面扫描电子显微镜图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。以范围形式表达的值应当以灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的作为范围限值的数值，而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子区间，犹如每个数值和子区间被明确列举出。例如，“质量百分比为30％～70％"的范围应当理解为不仅包括明确列举出的30％和70％，还包括有所指范围内的单个浓度(如，40％，50％，60％)和子区间(例如，40％至45％，45％至55％，55％至60％，60％至65％，65％至70％)。本文使用的词语“包括”、“包含”、“具有”或其任何其他变体意欲涵盖非排它性的包括。例如，包括列出要素的工艺、方法、物品或设备不必受限于那些要素，而是可以包括其他没有明确列出或属于这种工艺、方法、物品或设备固有的要素。本专利技术中所述的“相容”不仅是指完全相容，也可以理解为部分相容。本专利涉及的聚合物主要是但不限于聚烯烃聚合物。本专利技术中所采用的聚烯烃的种类包括聚丙烯和聚乙烯。在共混过程中，是需要将聚烯烃、水溶性聚合物、增容剂共混挤出，本专利技术中，采用了的水溶性聚合物包括聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、水溶性淀粉等，升温后进行混合，这里的混合物中，聚烯烃占重量百分比范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双连续聚烯烃微滤膜，其特征在于，将聚烯烃、水溶性高分子物质和增容剂混合，通过平板硫化机压膜或双螺杆挤出机挤出成膜，然后萃取得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种双连续聚烯烃微滤膜，其特征在于，将聚烯烃、水溶性高分子物质和增容剂混合，通过平板硫化机压膜或双螺杆挤出机挤出成膜，然后萃取得到。


2.根据权利要求1所述膜，其特征在于，所述聚烯烃为聚乙烯或聚丙烯；水溶性高分子物质包括聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮或水溶性淀粉。


3.根据权利要求1所述膜，其特征在于，所述增容剂为马来酸酐接枝聚烯烃或乙烯-乙烯醇共聚物。


4.根据权利要求1所述膜，其特征在于，所述聚烯烃微滤膜截面呈现双连续状结构，孔隙率为10％～95％，平均孔径为0.1～10μm。


5.一种双连续聚烯烃微滤膜的制备方法，包括：
将聚烯烃、水溶性高分子物质和增容剂以质量比30～70：30～70：1～30混合，将得到的混合物通过平板硫化机压膜或双螺杆挤出机...

【专利技术属性】
技术研发人员：何春菊，郭光彩，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31