一种大小混合孔径聚合物滤膜及其制备方法以及用途技术

本发明专利技术提供了一种大小混合孔径聚合物滤膜，包含第一微孔外表皮面，第二多孔表面和位于第一微孔外表皮面和第二多孔表面之间的主体，所述主体内具有非定向曲折通路，所述第一微孔外表皮面包括孔径为10-50um的第一大孔，其孔密度为6-50个孔/40000um2；孔径为0.5-10um的第一小孔，其孔密度为6-65个孔/40000um2。第一微孔外表皮面上第一大孔与第一小孔之间的孔密度之比为1:0.5-2.5；所述聚合物滤膜的水初始泡点与水完全出泡点之间的比值为0.70-0.93：1。本发明专利技术提供的聚合物滤膜，不仅具有较好的流通量，较高的过滤精度；同时还具有较大的水完全出泡点，较长的保压时间，特别适合应用于喷墨领域以及医疗领域。别适合应用于喷墨领域以及医疗领域。别适合应用于喷墨领域以及医疗领域。

【技术实现步骤摘要】
一种大小混合孔径聚合物滤膜及其制备方法以及用途


[0001]本专利技术涉及过滤膜材料
，更具体的说是涉及一种大小混合孔径聚合物滤膜及其制备方法以及用途。

技术介绍

[0002]聚合物滤膜，是一种以有机高分子聚合物为原材料，根据一定工艺制成的薄膜，该膜主要起着过滤分离的作用。随着石油工业和科技的发展，聚合物滤膜的应用领域不断扩大，目前已应用的领域有气体分离、海水淡化、超纯水制备、污废处理、人工脏器的制造、医药、食品、农业、化工等各方面；此外，根据高分子聚合物的不同，聚合物滤膜也可以分为纤维素类聚合物滤膜，聚酰胺类聚合物滤膜，聚醚砜类聚合物滤膜，聚四氟乙烯聚合物滤膜，聚丙烯聚合物滤膜等。
[0003]其中公告号为CN1130415C的中国专利公开了一种具有微相分离结构和在波长400nm的透光率表现不低于30％的多孔膜；该多孔膜通过包括将含有一种聚合物、一种对该聚合物为优良溶剂以及一种沸点高于优良溶剂对该聚合物为不良溶剂的涂料的涂层进行干燥制备而成；该聚合物包括纤维素衍生物、乙烯基系聚合物如丙烯腈系聚合物和甲基丙烯酸酯系聚合物、聚砜系聚合物等等。该多孔膜的孔隙率为10-60％、平均孔径约为0.002-0.35um和最大孔径不大于0.4um；该多孔膜表现出很高的透明度，较好的油墨吸收性能以及极强的耐水性能，常被应用于喷墨打印等领域中；但由于该膜的孔径较小，其通量较差，从而导致了流体通过速率较低，过滤时间较长，过滤效率较差。
[0004]公告号为CN103357282B的中国专利，公开了一种大孔多孔聚合物膜，其包括具有至少约20个孔/50000um2的孔密度的第一微孔外表皮面，第二多孔表面，和在所述表面之间的主体，其中所述主体具有至少约120个孔/mm2的孔密度；第一微孔外表皮面具有至少10um的平均孔径，且该膜具有至少15um的平均流量孔径，具有良好的通量和足够的强度；但由于该膜的孔径较大。这使得在对流体进行过滤时，其过滤精度不够高；特别是如果将该聚合物膜应用于喷墨应用时，由于聚合物膜的孔径过大，会导致其泡点过低，在喷墨时，小仓内的油墨就容易进入到大仓内，即出现所谓的“回墨”现象，这大大影响了喷墨质量，无法满足实际的需求。

技术实现思路

[0005]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大小混合孔径聚合物滤膜，以及制备该滤膜的方法以及用途，本专利技术所提供的滤膜不仅具有较好的流通量，较高的过滤精度；如果将该膜用于喷墨应用领域时，具有较长的保压时间，较高的水完全出泡点，从而使得喷墨质量较高。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种大小混合孔径聚合物滤膜，包含第一微孔外表皮面，第二多孔表面和位于第一微孔外表皮面和第二多孔表面之间的主体，所述主体内具有非定向曲折通路，所述第一微孔外表皮面包括孔径为10-50um的第一大
孔，其孔密度为6-50个孔/40000um2；孔径为0.5-10um的第一小孔，其孔密度为6-65个孔/40000um2；
[0007]作为优选，第一微孔外表皮面上包括孔径为10-50um的第一大孔，其孔密度为10-45个孔/40000um2；孔径为0.5-10um的第一小孔，其孔密度为10-55个孔/40000um2；
[0008]在本专利技术所提供的聚合滤膜的膜体结构中，第一微孔外表皮面上包括有一定数量的第一大孔和第一小孔；由于第一微孔外表皮面的厚度很小，因此孔径的大小可被认为第一微孔外表皮面这一平面上孔洞的直径大小；其中，内径为10-50um且位于第一微孔外表皮面上的孔洞视为第一大孔，内径为0.5-10um且位于第一微孔外表皮面上的孔洞视为第一小孔，孔径的大小是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；也可以通过泡压法来测量孔洞的孔径；孔密度是指单位面积上孔的数量，可以通过例如观察所关注的膜表面的给定正方形表面积的扫描电子显微镜图并计算在该给定面积内的孔数可以确定给定膜样品的孔密度。计算得到的给定正方形面积内的孔数可以通过简单的比例而被标准化至特定参考面积；可以理解的是，本领域技术人员还可以通过其他测量手段获得上述参数。
[0009]本专利技术所述提供的聚合滤膜包括第一微孔外表皮面，在第一微孔外表皮面上包括有一定数量的第一大孔和第一小孔，第一大孔的存在，使得聚合物滤膜具有较大的通量；在流体通过该聚合物滤膜时，具有较高的过滤速率，可以缩短物料的过滤时间；而一定数量的第一小孔存在，保证了过滤的精度，同时提供了大孔流速的补充，大小孔的结合得到了更大的通量；由于本专利技术中第一小孔的孔径均小于10um，那么流体中大于10um的杂质就无法通过第一小孔，从而使得本专利技术的聚合物滤膜具有较高的过滤精度，起到足够的对不希望物质的保留作用，更加满足实际生产生活的需要。此外，孔径的大小也与泡点有关，当其他条件一定时，孔径越大，泡点越低，孔径越小，泡点越高；水泡点包括水初始泡点和水完全泡点；由于第一大孔的存在，使得聚合物滤膜的水初始泡点会不高；但由于第一微孔外表皮面上还有一定数量的第一小孔，因此聚合物滤膜的水完全出泡点会较高；当本专利技术的聚合物滤膜应用于喷墨领域时，其打印机的墨盒包括大仓和小仓，所述第一微孔外表皮面为聚合物滤膜朝向小仓的一侧，所述第二多孔表面为聚合物滤膜朝向大仓的一侧，所述大仓用于存储油墨；所述小仓用于将油墨喷出；虽然由于水初始泡点不高，会有一定的油墨从小仓进入到大仓内；但由于水完全出泡点较高，聚合物滤膜依然起到了单向阀的作用，不用有较多的油墨从小仓进入到大仓内，喷墨质量依然能够得到保证。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述第一微孔外表皮面上第一大孔与第一小孔之间的孔密度之比为1:0.5-2.5；作为优选，所述第一微孔外表皮上第一大孔与第一小孔之间的孔密度之比为1:0.6-2；作为更优选，第一微孔外表皮上第一大孔与第一小孔之间的孔密度之比为1:0.7-1.7；
[0011]这里的第一大孔是指孔内径为10-50um且位于第一微孔外表皮面上的孔洞，第一小孔是指孔径为0.5-10um且位于第一微孔外表皮面上的孔洞；第一微孔外表皮面上合适的大小孔密度之比，既能够保证聚合物滤膜具有较大的通量，同时又能保证较高的过滤精度，减少杂质的影响，达到相应的标准；而在将该聚合物滤膜用于喷墨打印时，虽然会有一定的油墨从小仓进入到大仓内，但其油墨体积很小，不会影响喷墨质量，依然具有较高的喷墨质量。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述第一微孔外表皮面上所述第一大孔的开口面积之和占所述第一微孔外表皮面面积的10-30％；和/或，第一微孔外表皮面上所述第一小孔的开口面积之和占所述第一微孔外表皮面面积的3-20％。
[0013]作为优选，所述第一微孔外表皮面上的第一大孔的开口面积之和占第一微孔外表皮面面积的12-25％；作为优选，所述第一微孔外表皮面上的第一小孔的开口面积之和占第一微孔外表皮面面积的5-18％。
[0014]这里的第一大孔是指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大小混合孔径聚合物滤膜，包含第一微孔外表皮面，第二多孔表面和位于第一微孔外表皮面和第二多孔表面之间的主体，所述主体内具有非定向曲折通路，其特征在于：所述第一微孔外表皮面包括（a）孔径为10-50um的第一大孔，其孔密度为6-50个孔/40000um2；（b）孔径为0.5-10um的第一小孔，其孔密度为6-65个孔/40000um2。2.根据权利要求1所述的一种大小混合孔径聚合物滤膜 ，其特征在于：所述第一微孔外表皮面上第一大孔与第一小孔之间的孔密度之比为1:0.5-2.5。3.根据权利要求1所述的一种大小混合孔径聚合物滤膜 ，其特征在于：所述第一微孔外表皮面上所述第一大孔的开口面积之和占所述第一微孔外表皮面面积的10-30%；和/或，所述第一微孔外表皮面上所述第一小孔的开口面积之和占所述第一微孔外表皮面面积的3-20%。4.根据权利要求1所述的一种大小混合孔径聚合物滤膜 ，其特征在于：所述第一微孔外表皮面上孔的开口面积之和占所述第一微孔外表皮面面积的10-50%。5.根据权利要求1所述的一种大小混合孔径聚合物滤膜 ，其特征在于：所述聚合物滤膜包括砜聚合物，所述砜聚合物包括聚醚砜、聚砜和聚芳砜及其混合物。6.根据权利要求1任意一项所述的一种大小混合孔径聚合物滤膜，其特征在于：所述第二多孔表面包括（a）孔径至少为20um的第二大孔，其孔密度为5-25个孔/40000um2；（b）孔径为0.5-20um的第二小孔，其孔密度为10-100个孔/40000um2；所述第二多孔表面上孔的面积率比所述第一微孔外表皮面上孔的面积率至少高5%。7.根据权利要求6所述的一种大小混合孔径聚合物滤膜 ，其特征在于：作为优选，第二多孔表面上孔径为25-100um的第二大孔，其孔密度为3-20个孔/40000um2。8. 根据权利要求1所述的一种大小混合孔径聚合物滤膜 ，其特征在于：所述聚合物滤膜的水初始泡点与水完全出泡点之间的比值为0.70-0.93：1。9.根据权利要求1所述的一种大小混合孔径聚合物滤膜 ，其特征在于：用表面张力为45-75达因/厘米的润湿液对聚合物滤膜进行润湿，指定压力从15Kpa降到14Kpa或者从10Kpa降到9kPa的条件下，所述聚合物滤膜的保压时间为30-100s。10.根据权利要求9所述的一种大小混合孔径聚合物滤膜 ，其特征在于：所述聚合物滤膜的厚度为40-140um，孔隙率为25-60%。11.根据权利要求1所述的一种大小混合孔径聚合物滤膜 ，其特征在于：所述主体包括两侧区域和中间区域，其中中间区域为分离层，所述主体靠近第一微孔外表皮面的一侧区域为支撑层，所述主体靠近第二多孔表面的一侧区域为预过滤层；所述预过滤层，分离层和支撑层的厚度依次为10-55um，10-50um，15-70um。12. 根据权利要求11所述的一种大小混合孔径聚合物滤膜 ，其特征在于：所述预过滤层、分离层和支撑层的平均孔径范围依次为0.5~20um，0.5~15um和1~30um。13. 根据权利要求11所述的一种大小混合孔径聚合物滤膜 ，其特征在于：所述支撑层内形成多孔结构的的平均纤维直径大于所述分离层和所述预过滤层内形成多孔结构的的平均纤维直径；所述预过滤层、分离层和支撑层内形成多孔结构的平均纤维直径依次为0.4~10um，0.5
~9um和1~16um。14.一种大小混合孔径聚合物滤膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：制备铸膜液，并将其流延到载体上形成液膜；其中所述铸膜液的组成包括砜聚合物、极性溶剂和亲水添加剂；S2：诱导所述液膜进行预分相，将液膜放到绝对湿度为10g H2O/kg~40g H2O/ kg的潮湿环境下一段时间，直至液膜表面50-70%的区域内砜聚合物从液体中析出；S3：诱导所述液膜表面进行完全分相，接着将绝对湿度为10g H2O/kg~40g H2O/ kg，流速为0.3-0.9m/s的第二气流吹到所述液膜表面，直至液膜表面以下部分区域的水质量含量达到分相点，所述表面为第一微孔外表皮面；S4：将液膜浸入水中持续至少20秒，水自第一微孔外表皮面侵入液膜内部并向内逐步扩散，进而固化形成固态膜。15.根据权利要求14所述的一种大小混合孔径聚合物滤膜的制备方法，其特征在于：作为优选，在S2中，在将液膜放在潮湿环境下时，同时将流速为0.3-0.9m/s的第一气流吹到所述液膜表面。16.根据权利要求15所述的一种大小混合孔径聚合物滤膜的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾建东，
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：