高孔隙率亲水微孔膜、其制备方法及应用技术

发明专利技术提供一种高孔隙率亲水微孔膜的制备方法，成膜工艺包括真空蒸发和非溶剂相转化两步成膜，步骤如下：(1)将聚合物A溶于极性有机溶剂中，待聚合物A完全溶解后，将亲水性聚合物B溶于极性有机溶剂中，然后加入非溶剂，配制均相铸膜液；铸膜液脱泡后刮膜，刮膜后第一步置于真空环境中蒸发；(2)第二步在成膜池中进行非溶剂诱导相转化成膜。本发明专利技术制备方法，解决现有技术非溶剂诱导相转化成膜的孔隙率低和膜孔径分布范围较宽的问题。

【技术实现步骤摘要】
高孔隙率亲水微孔膜、其制备方法及应用
本专利技术属于膜分离
，具体涉及一种高孔隙率亲水微孔膜、其制备方法及应用。
技术介绍
微孔膜包括微滤膜、超滤膜和纳滤膜，可广泛用于水处理、生物制药、食品饮料、化工和空气净化等领域。微孔膜的制备多采用非溶剂诱导相转化法(NIPS)和热致相分离法(TIPS)。非溶剂诱导相转化法是最早发展起来的成膜技术，此法比较简单，非溶剂诱导相转化法制备的膜如果没有支撑材料则机械强度差，孔隙率低，而且孔径分布范围较宽。热致相分离法是利用结晶性和热塑性聚合物与高沸点、低分子量的稀释剂在高温时形成均相铸膜液，温度降低时发生固-液或液-液相分离，之后脱除稀释剂，得到聚合物微孔膜。TIPS形成的膜一定程度上改善了非溶剂诱导相转化法成膜机械强度差和孔隙率低的缺陷，但是所需制膜条件比较苛刻，生产中要求高温操作并且需要大量的萃取剂，生产成本较高。另外TIPS方法一般只能制备微滤膜。如中国专利申请CN101396641A公开了一种复合热致相分离制膜方法，使用的复合稀释剂是聚合物的水溶性良溶剂和水溶性添加剂的混合物；成膜相分离是以热致相分离(TIPS)为主而非溶剂致相分离(NIPS)为辅的复合过程。该工艺在110～150℃的温度条件下配制铸膜液，一定程度上降低了传统TIPS工艺要求的高温条件。其中需要介入冷淬剂，制膜液中的表层溶剂会与冷淬剂发生交换而引发非溶剂致相分离从而形成一层致密皮层，同时由于温度变化也会引发热致相分离，因此该方法仍需要较高温度的控制以及冷淬剂的选择，并且成膜的孔隙率和膜孔径分布仍需进一步提高。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种高孔隙率亲水微孔膜、其制备方法及应用，解决现有技术非溶剂诱导相转化法成膜的孔隙率低和膜孔径分布范围较宽的问题。为解决上述技术问题，本专利技术所述的高孔隙率亲水微孔膜的制备方法，包括真空蒸发和非溶剂相转化两步成膜，步骤如下：(1)将聚合物A溶于极性有机溶剂中，待聚合物A完全溶解后，将亲水性聚合物B溶于极性有机溶剂中，然后加入非溶剂，配制均相铸膜液；铸膜液脱泡后刮膜，刮膜后第一步置于真空环境中蒸发部分溶剂，溶剂蒸发的量为10～35％；(2)第二步在成膜池中进行非溶剂诱导相转化成膜。优选的，所述真空环境为温度1～80℃，真空度20～100KPa，停留时间不超过60min。优选的，所述步骤(2)的温度为1～50℃。优选的，所述聚合物A的重量百分比浓度为5～50％，所述极性有机溶剂的重量百分比浓度为20～90％，所述亲水性聚合物B的重量百分比浓度为0.1～20％，所述非溶剂的重量百分比浓度为0.5～50％。优选的，所述聚合物A为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、纤维素酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯中的一种或一种以上混合物。优选的，所述亲水性聚合物B为醋酸纤维素、三醋酸纤维素、再生纤维素、硝酸纤维素、壳聚糖、聚酰胺、聚环氧乙烷、阿拉伯胶、磺化聚醚砜、磺化聚醚醚酮、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或一种以上的混合物。优选的，所述极性有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚枫、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、磷酸三乙酯、环丁枫、六甲基磷酰胺、四甲基脲、三甲基磷酸盐、丙酮中的一种或一种以上的混合物；所述非溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、二甘醇、2-甲氧基乙醇、三乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇中的一种或一种以上的混合物。优选的，还包括在所述步骤(2)之后进行冲洗浸泡，去除极性有机溶剂，冲洗浸泡温度为20～80℃。本专利技术还公开了一种高孔隙率亲水微孔膜，由上述制备方法制得。本专利技术还公开了高孔隙率亲水微孔膜的应用，可用于水处理、生物制药、食品饮料、化工和空气净化的领域。有益效果：本专利技术高孔隙率亲水微孔膜的制备方法，包括真空蒸发和非溶剂相转化两步成膜，首先利用真空蒸发原理形成高孔隙率的表面皮层，然后利用非溶剂诱导相转化成膜。本方法克服了非溶剂诱导相转化成膜的孔隙率低和膜孔径分布范围较宽的缺点，并且极大地提高孔隙率，从而提高通量和分离效率，与此同时还改善了微孔膜的抗污染性能。本专利技术方法操作简单易行，有利于大规模生产。本专利技术方法制备的微孔膜具有高通量、高截留、抗污染等优点，可满足用于水处理、生物制药、食品饮料、化工和空气净化等领域的性能要求。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例1制备的微孔膜的扫描电子显微镜表面形态图(左)和断面形态图(右)；图2为本专利技术实施例2制备的微孔膜的扫描电子显微镜表面形态图(左)和断面形态图(右)；图3为对比例1制备的微孔膜的扫描电子显微镜表面形态图(左)和断面形态图(右)。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。本说明书中所采用的试剂，除特殊说明外，均为市售产品。本专利技术高孔隙率亲水微孔膜的制备方法，包括真空蒸发和非溶剂相转化两步成膜，步骤如下：(1)将聚合物A溶于极性有机溶剂中，待聚合物A完全溶解后，将亲水性聚合物B溶于极性有机溶剂中，然后加入非溶剂，配制均相铸膜液；铸膜液脱泡后刮膜，刮膜后第一步置于真空环境中进行蒸发，优选蒸发的量为10～35％；通过真空蒸发形成高孔隙率的表面皮层。(2)第二步在成膜池中进行非溶剂诱导相转化成膜。其中，步骤(1)中真空环境为温度1～80℃，优选25～80℃，进一步优选40～65℃；真空度20～100KPa，优选40～80KPa,；停留时间不超过60min，优选不超过40min；步骤(2)中在成膜池中进行非溶剂诱导相转化成膜的温度为1～50℃，优选1～35℃；之后进行冲洗浸泡，去除极性有机溶剂，冲洗浸泡温度为20～80℃，优选40～80℃。本制备方法中，所述聚合物A的重量百分比浓度为5～50％，优选5～30％，所述极性有机溶剂的重量百分比浓度为20～90％，优选50～90％，所述亲水性聚合物B的重量百分比浓度为0.1～20％，优选0.1～10％，所述非溶剂的重量百分比浓度为0.5～50％，优选10～30％。本专利技术通过在刮膜后先置于真空环境中蒸发部分溶剂，使得制备的微孔膜形成高孔隙率的表面皮层，尤其是易挥发的溶剂对成膜过程影响较大。并且，蒸发过程的持续时间与膜的性能有直接的关系。通过扫描电子显微镜观察膜表面及断面的形态，令人惊讶地发现随着蒸发时间的延长，膜表面的大孔逐渐消失，膜断面则从指状逐步向海绵状结构转化，而且膜表面的孔隙率也会提高。反观现有技术刮膜后直接进入成膜池，利用非溶剂诱导相转化法成膜，则膜表面的孔径分布不均匀特别是有较多的大孔存在，孔隙率较低，膜断面呈现指状结构。膜表面的大孔对用于分离和提纯的应用将产生负面影响，即截留不好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高孔隙率亲水微孔膜的制备方法，其特征在于，包括真空蒸发和非溶剂相转化两步成膜，步骤如下：/n(1)将聚合物A溶于极性有机溶剂中，待聚合物A完全溶解后，将亲水性聚合物B溶于极性有机溶剂中，然后加入非溶剂，配制均相铸膜液；铸膜液脱泡后刮膜，刮膜后第一步置于真空环境中进行蒸发，蒸发的溶剂量为10～35％；/n(2)第二步在成膜池中进行非溶剂诱导相转化成膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种高孔隙率亲水微孔膜的制备方法，其特征在于，包括真空蒸发和非溶剂相转化两步成膜，步骤如下：
(1)将聚合物A溶于极性有机溶剂中，待聚合物A完全溶解后，将亲水性聚合物B溶于极性有机溶剂中，然后加入非溶剂，配制均相铸膜液；铸膜液脱泡后刮膜，刮膜后第一步置于真空环境中进行蒸发，蒸发的溶剂量为10～35％；
(2)第二步在成膜池中进行非溶剂诱导相转化成膜。


2.根据权利要求1所述的高孔隙率亲水微孔膜的制备方法，其特征在于，所述真空环境为温度1～80℃，真空度20～100KPa，停留时间不超过60min。


3.根据权利要求2所述的高孔隙率亲水微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的温度为1～50℃。


4.根据权利要求3所述的高孔隙率亲水微孔膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物A的重量百分比浓度为5～50％，所述极性有机溶剂的重量百分比浓度为20～90％，所述亲水性聚合物B的重量百分比浓度为0.1～20％，所述非溶剂的重量百分比浓度为0.5～50％。


5.根据权利要求3所述的高孔隙率亲水微孔膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物A为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、纤维素酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯中的一种或一种以上混合物。

【专利技术属性】
技术研发人员：韦江，陈楚龙，
申请(专利权)人：浙江美易膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33