一种耐高热分离膜材料的制备方法技术

一种耐高热分离膜材料的制备方法，属于膜分离材料制备技术领域。包括：将聚酰亚胺改性体加入成膜聚合物材料配置成铸膜液，将铸膜液固化、漂洗，得到多孔支撑层材料，再经过水相溶液槽充分浸润后，除去表面水分，然后在多孔支撑层材料表面涂布含有有机相单体的溶剂油，并经过烘箱热处理完成复合膜的界面聚合过程，得到耐高热分离膜材料。上述一种耐高热分离膜材料的制备方法，提升了多孔支撑层材料的抗热收缩、热变形等热力学稳定性能；制得的耐高热分离膜材料，具备70℃以上中高温水介质中的连续稳定运行及90℃以上高温水介质中30分钟以上、≥45次以上的循环间歇清洗；具备同等或同等以上的分离性能，如截留性能、产水效率等。产水效率等。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高热分离膜材料的制备方法


[0001]本专利技术属于膜分离材料制备
，具体为一种耐高热分离膜材料的制备方法。

技术介绍

[0002]膜材料是高性能膜分离技术实现的关键之一，主要有以聚砜、聚酰胺类为代表的反渗透、纳滤复合有机膜材料，以聚偏四氟乙烯、聚四氟乙烯等有机硅氟材料为代表的中空纤维超滤膜材料及以陶瓷等为代表的无机膜材料几大类。其中，有机膜材料以其良好的韧性及高分离精度优于无机陶瓷膜，被广泛应用于盐离子分离/调节、饮用水净化等应用领域，根据分离尺度上的区别，然而膜的使用寿命却受到了挑战，尤其是耐热性能对膜结构的影响，往往造成膜通量的衰减、运行成本的增加和膜使用寿命的缩短，从而成为膜分离技术在饮用水及污、废水处理中广泛应用的主要障碍。
[0003]耐高热分离膜材料是制备卫生级热消毒分离膜元件的关键部件之一。卫生级反渗透膜元件是为了针对细菌或热源等卫生指标较为严苛的制药、食品等行业而专门设计的一种膜元件产品。与普通的反渗透膜元件的主要区别在于无滞留区的完全填充(Full
‑
Fit)设计。卫生级反渗透膜元件有标准型和热消毒型两种，其中热消毒型产品可使用热水进行淋洗和消毒处理，标准型产品不支持热水淋洗与消毒处理。卫生级反渗透膜元件主要用于制药用纯水的生产、食品工业应用。作为卫生级反渗透膜元件的关键部件之一的膜片材料由PET无纺布、支撑膜、复合膜三层结构组成，常规反渗透或纳滤复合膜材料能够直接应用于标准型卫生级膜产品，而应用于热消毒膜产品的膜片材料，因其存在热水淋洗消毒过程中，热过程易造成多孔支撑层孔塌缩、不可逆变形，严重时造成复合膜层与支撑膜层之间的异常剥离，出现热消毒过程前后膜产品性能的大幅度衰减。
[0004]将耐热技术与膜改性技术相结合，形成复合耐热分离改性膜，能有效提高膜的在处理热物料时的稳定性和截留特性，延长膜使用寿命。目前耐热与膜分离耦合的技术正逐步应用于膜分离研究中，中国专利CN1066474C公布了一种耐热树脂组合物，耐热膜粘合剂及其制造方法，赋予产品优良的高抗氧性、抗蠕变性，其玻璃化温度为350℃或更低，但该膜渗透通量低。
[0005]中国专利CN103408892A公开了一种含有石墨烯的耐热膜，含有石墨烯的膜材料具备了良好的耐热性能，但其膜的分离精度不高，无法应对小分子物质的高精度分离需求。
[0006]中国专利CN105617887 A公开了一种耐高温纳滤膜的制备方法，使用将高聚物聚丙烯、聚醚砜、石墨烯、二氧化硅纤维及添加剂、制孔剂通过溶剂蒸发一步相转化法，制备得到。但其高热介质环境下的连续稳定分离精度依然存在不足，对盐离子不具备选择分离性。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于设计提供一种耐高热分离膜材料的制备方法的技术方案，其利用聚酰亚胺材料其高度的热稳定特性对传统界面聚合反
应过程制备反渗透膜材料的多孔性基材如聚碸、聚醚砜材料等进行进一步热稳定性、材料界面加强，从而制备得到可支持热消毒、高温膜过滤过程的膜分离材料，以弥补常规膜材料在高温膜过滤过程中膜孔热稳定性差引发的产水通量骤减、性能不稳定等缺陷。本专利技术所制备的耐热分离膜材料可广泛应用于制药、石化、食品等无法进行传统杀菌消毒（需进行热消毒）或存在高温环境下直接实施分离操作的行业领域。
[0008]所述的一种耐高热分离膜材料的制备方法：其特征在于包括以下步骤：1）将聚酰亚胺改性体与有机溶剂、致孔剂、乳化剂投入配料釜中，配料釜夹层导热油温度设定45
‑
55℃，开启搅拌器搅拌1
‑
2个小时，转速200
‑
250rpm，加入成膜聚合物材料，配料釜夹层导热油温度升至85
‑
95℃，继续保持搅拌，待铸膜液整体至透明后，经过滤器对料液进行过滤除杂后移送至储料罐，使用真空泵对储料罐内的铸膜液进行脱泡处理，待铸膜液温度缓慢降至20
‑
30℃恒温保持，待用；2）使用步骤1）配置的铸膜液在PET无纺布上刮涂一层30
‑
50微米厚度的铸膜液，并经过凝胶浴初步固化、漂洗槽充分漂洗，得到多孔支撑层材料；3）步骤2）所制备的多孔支撑层材料进入水相溶液槽进行充分浸润后，除去表面水分待用；4）步骤3）所形成的含有水相单体的多孔支撑层材料表面涂布含有有机相单体的溶剂油，并经过烘箱热处理完成复合膜的界面聚合过程，得到耐高热分离膜材料。
[0009]所述的一种耐高热分离膜材料的制备方法：其特征在于步骤1）中：聚酰亚胺改性体在有机溶剂中可溶，其溶解度≥15wt%；聚酰亚胺改性体分子量在1000
‑
3500Da之间，优选1500
‑
3500Da，更优选2000
‑
3000Da；所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮
‑
NMP、二氯甲烷、四氢呋喃、氯仿、苯乙酮、环己酮或丁内脂。
[0010]所述的一种耐高热分离膜材料的制备方法：其特征在于步骤1）中：配料釜夹层导热油温度设定48
‑
53℃，优选50
‑
51℃；搅拌时间1.5
‑
1.7个小时，转速220
‑
230rpm，配料釜夹层导热油温度升至88
‑
93℃，优选90
‑
91℃；铸膜液23
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26℃恒温保持。
[0011]所述的一种耐高热分离膜材料的制备方法：其特征在于步骤1）中：成膜聚合物材料为聚碸、聚醚砜、聚偏氟乙烯中的至少一种。
[0012]所述的一种耐高热分离膜材料的制备方法：其特征在于步骤1）中：聚酰亚胺改性体0.1
‑
20wt%，成膜聚合物材料10.0
‑
20.0wt%，有机溶剂60.0
‑
89.9wt%；优选聚酰亚胺改性体1
‑
18wt%，成膜聚合物材料12
‑
18wt%，有机溶剂65
‑
80wt%；更优选酰亚胺改性体5
‑
10wt%，成膜聚合物材料15
‑
16wt%，有机溶剂70
‑
75wt%。（参数优选，是为了答复实质审查的时候修改文件用，因为修改不能超出原申请文件中记载的内容）所述的一种耐高热分离膜材料的制备方法：其特征在于步骤1）中：25℃时，铸膜液粘度为300
‑
600mpa.s，优选400
‑
500mpa.s。
[0013]所述的一种耐高热分离膜材料的制备方法：其特征在于步骤1）中：所述的致孔剂为聚乙二醇400、聚乙二醇600、乙醇、氯化锂、水中的一种，所述的乳化剂为吐温20,40,60,80中的一种。
[0014]所述的一种耐高热分离膜材料的制备方法：其特征在于步骤2）中：刮涂的铸膜液厚度为35
‑
45微米，优选40
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高热分离膜材料的制备方法：其特征在于包括以下步骤：1）将聚酰亚胺改性体与有机溶剂、致孔剂、乳化剂投入配料釜中，配料釜夹层导热油温度设定45
‑
55℃，开启搅拌器搅拌1
‑
2个小时，转速200
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250rpm，加入成膜聚合物材料，配料釜夹层导热油温度升至85
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95℃，继续保持搅拌，待铸膜液整体至透明后，经过滤器对料液进行过滤除杂后移送至储料罐，使用真空泵对储料罐内的铸膜液进行脱泡处理，待铸膜液温度缓慢降至20
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30℃恒温保持，待用；2）使用步骤1）配置的铸膜液在PET无纺布上刮涂一层30
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50微米厚度的铸膜液，并经过凝胶浴初步固化、漂洗槽充分漂洗，得到多孔支撑层材料；3）步骤2）所制备的多孔支撑层材料进入水相溶液槽进行充分浸润后，除去表面水分待用；4）步骤3）所形成的含有水相单体的多孔支撑层材料表面涂布含有有机相单体的溶剂油，并经过烘箱热处理完成复合膜的界面聚合过程，得到耐高热分离膜材料。2.如权利要求1所述的一种耐高热分离膜材料的制备方法：其特征在于步骤1）中：聚酰亚胺改性体在有机溶剂中可溶，其溶解度≥15wt%；聚酰亚胺改性体分子量在1000
‑
3500Da之间，优选1500
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3500Da，更优选2000
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3000Da；所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N
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甲基吡咯烷酮
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NMP、二氯甲烷、四氢呋喃、氯仿、苯乙酮、环己酮或丁内脂。3.如权利要求1所述的一种耐高热分离膜材料的制备方法：其特征在于步骤1）中：配料釜夹层导热油温度设定48
‑
53℃，优选50
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51℃；搅拌时间1.5
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1.7个小时，转速220
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230r...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铭，丁国良，邱晖，程志军，江寒，
申请(专利权)人：浙江易膜新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：