一种新型可调控超薄有机聚合物复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种新型可调控超薄有机聚合物复合膜及其制备方法，包括将聚合物利用静电纺丝技术沉积至基膜上，再利用聚合物的可溶解性，将沉积至基膜上的纤维状聚合物再次利用溶剂部分溶融，在基膜上形成一层致密的超薄有机聚合物膜。与现有技术相比，本发明专利技术制备成本低，能够有效控制有机聚合物复合膜的厚度及膜孔径大小，减小有机复合膜的阻力以提高膜的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种新型可调控超薄有机聚合物复合膜及其制备方法
本专利技术属于膜制备
，涉及一种复合膜的制备方法，具体是指一种厚度及膜孔径可调控的有机聚合物复合膜及其制备方法。技术背景膜技术是近年来发展的一项新的分离技术，可以利用膜的选择透过性对混合物中的各种组分进行分离、提纯与浓缩等。膜技术中无机膜和有机膜相比较各有优缺点。比如：渗透汽化技术，其的分离原理是利用料液中的成分在膜基质中的溶解度与扩散系数的不同，进而利用各成分在膜两侧压差的不同将组分进行分离的过程。有机渗透汽化膜与无机渗透汽化膜相比，尽管成本的廉价是其的显著优势，但是在有机渗透汽化膜的实际应用中，其通常具有较低的通量。实践表明，膜厚度及膜孔径的控制是有机渗透汽化膜在应用中的一大技术难关。
技术实现思路
本专利技术针对膜厚度及膜孔径的调控，提出一种新型可调控超薄有机聚合物复合膜及其制备方法，所述方法为一种新型的静电纺丝沉积-溶剂重熔的调控制备方法。本专利技术是通过以下的技术方案得以实现：1.一种新型可调控超薄有机聚合物复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：1)聚合物溶液制备：将高聚物、表面活性剂混合溶解；2)静电纺丝：将已经溶解好的物料在微量进样器中挤出，调控进样器进样速率，设置静电纺丝机操作参数；3)溶剂重溶：将已制备静电纺丝膜放置溶剂蒸汽范围内，控制溶剂蒸汽处理时间用以控制基膜(聚砜、聚醚砜等)表面高聚物再次溶解的程度；4)压延：设置压延机温度与转轴速率(300rpm)，将膜进行重新压延使形成更加致密平整的有机膜；5)表面交联：将基膜表面的高聚物使用交联剂进行表面化学交联改性。进一步，步骤(1)所述的聚合物为PVA，其浓度为6-12wt％。进一步，步骤(1)所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。进一步，其特征在于步骤(3)所述的溶剂为高纯水。进一步，其特征在于步骤(3)膜与溶剂界面的距离为5-15厘米。进一步，步骤(3)所述的溶剂蒸汽处理时间为0-10分钟，优选分别0、5、10分钟。进一步，步骤(4)所述的压延机温度为100℃。进一步，步骤(5)所述的交联剂为戊二醛，其浓度为0.5wt％，溶液环境：PH＝1.5。进一步，步骤(2)所述的静电纺丝机器操作参数：静电电压：14-18KV，转轴速率：300rpm，静电纺丝针头与转轴之间的距离为15cm，静电纺丝机械手摆动宽度为15cm。本专利技术还提供一种由上述制备方法所制备的新型可调控超薄有机聚合物复合膜。专利技术详述：一种新型可调控超薄有机聚合物复合膜的制备方法：1)聚合物(PVA)溶液制备：将高聚物(PVA)、表面活性剂(增加混合溶液的导电性，防止静电纺丝飞丝现象发生)混合溶解；2)静电纺丝：将已经溶解好的物料在微量进样器中挤出，调控进样器进样速率，设置静电纺丝机操作参数(转轴速率；静电电压；静电纺丝针头与转轴之间的距离；静电纺丝机械手摆动宽度)。3)溶剂重溶：将已制备静电纺丝膜放置溶剂蒸汽范围内，溶剂蒸汽处理时间用以控制聚醚砜基膜表面高聚物再次溶解的程度。4)压延：设置压延机温度与转轴速率，将膜进行重新压延使形成更加致密平整的有机聚合物膜。5)表面交联：为了提高有机膜的稳定性，将基膜表面的高聚物(PVA)使用交联剂(戊二醛GA)进行表面化学交联改性。作为优选，上述制备方法中所述的步骤1)中PVA的质量浓度为8wt％。作为优选，上述制备方法中所述的步骤1)中表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)的质量浓度为0.1wt％。作为优选，上述制备方法中所述的步骤2)进样器的进样速率为0.7ml/h，静电纺丝机器操作参数(静电电压：14-18KV，转轴速率：300rpm)，静电纺丝针头与转轴之间的距离为15cm，静电纺丝机械手摆动宽度为15cm。作为优选，上述制备方法中所述的步骤3)中膜与溶剂界面的距离为10cm，溶剂在烧杯中的加热温度控制为90℃。作为优选，上述制备方法中所述的步骤4)中压延机的温度控制为100℃。此制备的有机复合膜可以通过控制制备条件有效控制膜的孔径大小及表面粗糙度；所制备的复合膜可用作微滤、超滤、纳滤等膜的基膜，可提高各种膜的性能。(具体调控结果由附图为例)。本专利技术制备方法有诸多优点：例如，成本低；能够通过静电纺丝聚合物沉积在转轴接收膜上的量来控制后期经过蒸汽处理的膜厚度；通过控制蒸汽处理时间以及蒸汽处理温度等调控复合膜有效活性层的孔径以及膜表面的粗糙度。本专利技术制备成本低，能够有效控制有机聚合物复合膜的厚度，减小有机复合膜的阻力以提高膜的性能。附图说明：图1为实施例1所得将样品拍摄电镜照片(放大倍数×10000)。图2为实施例2所得将样品拍摄电镜照片(放大倍数×10000)。图3为实施例3所得将样品拍摄电镜照片(放大倍数×10000)。具体实施方式下面例子用于阐述本专利技术，并不用以解释限制本专利技术的保护范围实施例1配置好含有质量分数为8wt％的PVA、质量分数为0.1wt％的十二烷基苯磺酸钠的水溶液。控制进样装置推进速率为0.7ml/h，转轴旋转速率为300rpm，静电纺丝针头与转轴之间的距离和静电纺丝机械手摆动宽度均为15cm，静电纺丝PVA喷丝沉积时间为2h。将样品拍摄电镜照片(放大倍数×10000)。实施例2静电纺丝纳米纤维膜的制备过程如同实施例1，但是需经后期蒸汽处理。处理蒸汽参数：蒸汽需要保持90℃恒温水浴中，膜与液相水面距离保持10厘米恒定。利用水蒸汽在聚醚砜基膜表面将PVA重新溶解成为致密超薄皮层：保持时间为5分钟。将样品拍摄电镜照片(放大倍数×10000)。实施例3静电纺丝纳米纤维膜的制备过程如同实施例1，后期蒸汽处理步骤如同实施例2；但是膜的水蒸汽的处理时间保持为10分钟。将样品拍摄电镜照片(放大倍数×10000)。附图充分说明通过改变蒸汽处理时间能够有效的控制聚合物重熔程度，调控有机膜层中的孔径大小；图3处理时间已将静电纺丝沉积在基膜上的聚合物熔融成型为较为致密的有机活性层。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型可调控超薄有机聚合物复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：/n1)聚合物溶液制备：将高聚物、表面活性剂混合溶解；/n2)静电纺丝：将已经溶解好的物料在微量进样器中挤出，调控进样器进样速率，设置静电纺丝机操作参数；/n3)溶剂重溶：将已制备静电纺丝膜放置溶剂蒸汽范围内，控制溶剂蒸汽处理时间用以控制基膜表面高聚物再次溶解的程度；/n4)压延：设置压延机温度与转轴速率，将膜进行重新压延使形成更加致密平整的有机膜；/n5)表面交联：将基膜表面的高聚物使用交联剂进行表面化学交联改性。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型可调控超薄有机聚合物复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
1)聚合物溶液制备：将高聚物、表面活性剂混合溶解；
2)静电纺丝：将已经溶解好的物料在微量进样器中挤出，调控进样器进样速率，设置静电纺丝机操作参数；
3)溶剂重溶：将已制备静电纺丝膜放置溶剂蒸汽范围内，控制溶剂蒸汽处理时间用以控制基膜表面高聚物再次溶解的程度；
4)压延：设置压延机温度与转轴速率，将膜进行重新压延使形成更加致密平整的有机膜；
5)表面交联：将基膜表面的高聚物使用交联剂进行表面化学交联改性。


2.根据权利要求1所述新型可调控超薄有机聚合物复合膜的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的聚合物为PVA，其浓度为6-12wt％。


3.根据权利要求1所述新型可调控超薄有机聚合物复合膜的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。


4.根据权利要求1所述新型可调控超薄有机聚合物复合膜的制备方法，其特征在于步骤(3)所述的溶剂为高纯水。

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓华，许振良，魏永明，杨虎，庄黎伟，汤初阳，李金荣，宋振，郑安丽，郑鹤立，
申请(专利权)人：西陇科学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44