一种带有支撑层的聚醚砜滤膜及其制备方法与用途技术

本发明专利技术提供了一种带有支撑层的聚醚砜滤膜及其制备方法与用途，该聚醚砜滤膜包含一个支撑层和两个聚醚砜层，支撑层提供了支撑作用，使得聚合物滤膜具有较大的机械强度，聚醚砜层位于支撑层两侧；支撑层内包括相互交织形成网状结构的第一纤维以及结合于第一纤维上的聚醚砜材料，位于第一纤维上的聚醚砜材料与聚醚砜层相连接；每一侧第一纤维上的聚醚砜材料厚度至少为10um，该厚度至少占支撑层总厚度的45％；聚醚砜层与支撑层之间结合紧密，具有较大的剥离强度，从而使得聚醚砜滤膜能够适应大压力的滤液冲击；且聚醚砜滤膜是一种对称膜，两侧表面的性质基本相同，在组装到组件上时，无需区分正反面，使用更加方便，快捷。快捷。快捷。

【技术实现步骤摘要】
一种带有支撑层的聚醚砜滤膜及其制备方法与用途


[0001]本专利技术涉及膜材料
，更具体的说是涉及一种带有支撑层的聚醚砜滤膜及其制备方法与用途。

技术介绍

[0002]膜是一种具有选择性分离功能的材料，也称分离膜，它可使流体内的一种或几种物质透过，而其他物质不能透过，从而起到分离、纯化和浓缩等的作用。膜以截留原水颗粒的大小分类，膜孔从粗到细分为微滤膜(MF)，超滤膜(UF)，纳诺滤膜(NF)和反渗透膜(RO)。MF膜孔径0.05μm以上，或为1000以上分子量，以去除胶体、高分子有机物为对象。NF膜孔径为100～1000分子量。它去除的物质在UF与RO之间，以去除三卤甲烷、异味、色度、农药、可溶性有机物、Ca、Mg等。RO分离粒径为数十分子量，以去除食盐类和无机盐为对象。RO渗透水的压力比其渗透压力要多1～2倍。
[0003]目前，市面上销售的大多数滤膜都具有较好的过滤功能，但不幸的是缺乏机械强度，它们相对易碎，这大大限制了这些滤膜的应用范围；为了提高滤膜的支撑强度，研究人员在滤膜中加入支撑层结构，例如申请号为200510031066.8的中国专利一种大孔径聚醚砜膜及其制备方法以及用途，公开了一种膜孔径为0.05-0.35μm的聚醚砜滤膜，通过以无纺布作为支撑层结构，大大增强了滤膜的机械强度；此外申请号为200910034982.5的中国专利一种用于膜生物反应器的小孔径聚醚砜平面膜的制造方法，公开了膜孔径为50nm-100nm的聚醚砜膜，也是以无纺布作为支撑体，从而增强了滤膜的机械强度；但上述滤膜中聚醚砜所在的多孔层与无纺布支撑层之间的结合不够紧密，剥离强度不高；在遇到大压力的滤液冲击时，容易导致支撑层和多孔层之间脱离，从而使得聚醚砜膜失去了过滤效果，多孔层也会进入到滤液中，从而污染滤液。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种膜体内部结构更优化的带有支撑层的聚醚砜滤膜及其制备方法与用途，该聚醚砜滤膜中聚醚砜层与支撑层之间结合紧密，具有较大的剥离强度，从而使得聚醚砜滤膜能够适应大压力的滤液冲击，其应用范围更广。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种带有支撑层的聚醚砜滤膜，包含一个支撑层和两个聚醚砜层，所述聚醚砜层分别位于支撑层的两侧，两个聚醚砜层的厚度基本相同，所述支撑层内包括相互交织形成网状结构的第一纤维以及结合于第一纤维上的聚醚砜材料，位于第一纤维上的聚醚砜材料与聚醚砜层相连接；每一侧第一纤维上的聚醚砜材料厚度至少为10μm，该厚度至少占支撑层总厚度的45％。
[0006]本专利技术所提供的聚醚砜滤膜是一种对称膜，包含一个支撑层和两个聚醚砜层，聚醚砜层分别位于支撑层的两侧；本专利技术以无纺布材料作为支撑层结构，其中无纺布为聚酯类无纺布、聚苯硫醚无纺布、芳香族聚酰胺无纺布和聚酰亚胺类无纺布中的任意一种或者
其他材料的无纺布；支撑层的存在，使得聚醚砜滤膜具有较大的机械强度，滤膜不容易发生破裂；支撑层内包括相互交织形成网状结构的第一纤维以及结合于第一纤维上的聚醚砜材料，位于支撑层内的每一侧聚醚砜材料与其相邻的聚醚砜层相连，每一侧聚醚砜材料厚度至少为10μm，该厚度至少占支撑层总厚度的45％，即支撑层内聚醚砜材料的总厚度占支撑层总厚度的90％以上；作为优选，每一侧聚醚砜材料厚度至少为15μm，该厚度至少占支撑层总厚度的47.5％，即支撑层内聚醚砜材料的总厚度占支撑层总厚度的95％以上；支撑层内较高的聚醚砜材料厚度及其比例保证了聚醚砜层与支撑层之间结合十分紧密，剥离强度很高，从而使得聚醚砜滤膜能够适应大压力的滤液冲击；在大压力的滤液冲击时，聚醚砜层和支撑层之间不会分离，聚醚砜滤膜依然能够起到很好的过滤作用，具有较大的应用范围。
[0007]本专利技术中聚醚砜滤膜的厚度，支撑层的厚度，两个聚醚砜层的厚度，每一侧第一纤维上的聚醚砜材料厚度均可以通过先使用扫描电子显微镜对滤膜结构进行形貌表征，再利用计算机软件(如Matlab、NIS-Elements等)或手工进行测量后计算平均值得到；本领域技术人员也可以通过其他测量手段获得上述参数。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述支撑层内的第一纤维平均直径为3-11μm，所述支撑层内第一纤维相互交织形成的网状结构的孔隙率为30-80％；
[0009]作为优选，所述支撑层的第一纤维平均直径为4-10μm，所述支撑层内第一纤维相互交织形成的网状结构的孔隙率为50-75％。
[0010]本专利技术聚醚砜滤膜各层内部的纤维大致是均匀分布的，尽管网络状的纤维之间粗细程度并不完全相同，但从各层的整体上看仍是均匀的，未显示出明显的递增或递减规律，并且在相邻的两层之间具有明显平均纤维直径突变的界面。纤维截面的粗细程度可以被认为是其平均纤维直径；本专利技术支撑层的第一纤维平均直径，可以通过使用扫描电子显微镜对膜结构进行形貌表征后，再利用计算机软件(如Matlab、NIS-Elements等)或手工进行测量后计算平均值；常用的孔隙率测试方法有压汞法，密度法和干湿膜称重法；
[0011]较大的第一纤维直径，保证了支撑层能够为聚醚砜层提供较大的支撑作用，继而使得聚醚砜滤膜具有较大的机械强度，不容易发生破裂；支撑层内第一纤维相互交织形成的网状结构的孔隙率为30-80％，这里的孔隙率是指聚醚砜材料还未在支撑层时支撑层的孔隙率，即支撑层的初始孔隙率；该孔隙率越大，表明了聚醚砜材料越容易浸入到支撑层，与支撑层上第一纤维相结合，同时这些聚醚砜材料也会与聚醚砜层相连接，继而使得支撑层与聚醚砜层之间结合紧密，具有很大的剥离强度。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述聚醚砜层和支撑层之间的剥离强度至少为1.0N/mm。
[0013]作为优选，所述聚醚砜层和支撑层之间的剥离强度至少为1.4N/mm。
[0014]剥离强度反应的是材料之间的粘结强度；剥离强度越大，说明材料之间结合越紧密，越不容易发生分离；剥离强度可以通过万能拉力试验机测得，剥离强度的测试方法在本领域中是公知的，例如在ASTM D1876—08中就详细解释了这些测试的程序；本专利技术滤膜聚醚砜层和支撑层之间的剥离强度至少为1.0N/mm，说明了聚醚砜层和支撑层之间结合紧密，不容易分离。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述聚醚砜滤膜的横向拉伸强度至少为20MPa，纵向拉伸强度至少为25MPa。
[0016]作为优选，所述聚醚砜滤膜的横向拉伸强度至少为22MPa，纵向拉伸强度至少为27MPa。
[0017]拉伸强度是指在外力作用下，材料抵抗永久变形和破坏的能力；拉伸强度包括横向拉伸强度和纵向拉伸强度，拉伸强度可以通过万能拉力试验机测得，拉伸强度的测试方法在本领域中是公知的，例如在ASTM D790或ISO178就详细解释了拉伸强度测试的程序；本专利技术聚醚砜滤膜的横向拉伸强度至少为20MPa，纵向拉伸强度至少为25MPa，说明了本专利技术的聚醚砜滤膜具有较大的拉伸强度，其机械性能较好，完全能够满足市场需求。
[0018本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有支撑层的聚醚砜滤膜，包含一个支撑层和两个聚醚砜层，所述聚醚砜层分别位于支撑层的两侧，两个聚醚砜层的厚度基本相同，其特征在于：所述支撑层内包括相互交织形成网状结构的第一纤维以及结合于第一纤维上的聚醚砜材料，位于第一纤维上的聚醚砜材料与聚醚砜层相连接；每一侧第一纤维上的聚醚砜材料厚度至少为10μm，该厚度至少占支撑层总厚度的45%。2.根据权利要求1所述的一种带有支撑层的聚醚砜滤膜，其特征在于：所述支撑层内的第一纤维平均直径为3-11μm；所述支撑层内第一纤维相互交织形成的网状结构的孔隙率为30-80%。3.根据权利要求1所述的一种带有支撑层的聚醚砜滤膜，其特征在于：所述聚醚砜层和支撑层之间的剥离强度至少为1.0N/mm。4.根据权利要求1所述的一种带有支撑层的聚醚砜滤膜，其特征在于：所述聚醚砜滤膜的横向拉伸强度至少为20MPa，纵向拉伸强度至少为25MPa。5.根据权利要求1所述的一种带有支撑层的聚醚砜滤膜 ，其特征在于：所述聚醚砜滤膜的厚度为65-140μm，每个所述聚醚砜层的厚度为5-40μm。6.根据权利要求1所述的一种带有支撑层的聚醚砜滤膜，其特征在于：所述聚醚砜层的平均孔径为4-10μm；所述聚醚砜层背离支撑层一侧的表面包含有孔径为1-20μm的第一孔洞，其孔密度为40-200个孔/10000μm2。7.根据权利要求6所述的一种带有支撑层的聚醚砜滤膜，其特征在于：所述第一孔洞包括（a）孔径为7-20μm的第一大孔，其孔密度为10-50个孔/10000μm2；（b）孔径为1-7μm的第一小孔，其孔密度为30-150个孔/10000μm2。8.根据权利要求1所述的一种带有支撑层的聚醚砜滤膜，其特征在于：所述聚醚砜滤膜的水泡点为25-40KPa。9.根据权利要求1所述的一种带有支撑层的聚醚砜滤膜，其特征在于：所述聚醚砜层包括第二纤维，所述第二纤维与支撑层内的聚醚砜材料相连接，所述第二纤维的平均直径为0.5-8μm。10.如权利要求1-8所述的一种带有支撑层的聚醚砜滤膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：制备铸膜液，所述铸膜液包括下列重量份物质组成：聚醚砜10-20份；极性溶剂70-90份；添加剂5-20份；S2:将无纺布浸入到铸膜液中充分浸渍，形成液膜；S3：将液膜放置在潮湿环境中，而且对液膜两侧同时进行吹气；两侧气流与液膜表面之间的相对速度与相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾建东，卢红星，
申请(专利权)人：杭州科百特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：