一种聚合物多孔膜的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚合物多孔膜的制备方法。该方法包括：根据聚合物多孔膜的性能要求制备相应的共晶溶剂；将共晶溶剂、致孔剂和高分子膜材料混合配制成均匀的铸膜液；将铸膜液均匀涂敷在支撑基底上后，将支撑基底浸入凝固浴中通过相转化成固态膜；或者，将所述铸膜液直接浸入凝固浴中，固化成膜，得到聚合物多孔膜。本发明专利技术通过选择不同种类的共晶溶剂优化提升聚合物膜性能，利用相转化法制备得到聚合物多孔膜。该聚合物多孔膜广泛应用但不局限于废水处理、反渗透和纳滤工艺的预处理、电子、食品、医药、生物、化工和气体分离等领域的分离浓缩纯化过程。缩纯化过程。缩纯化过程。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物多孔膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及聚合物多孔膜
，尤其涉及一种聚合物多孔膜的制备方法

技术介绍

[0002]近年来，由高分子(如聚砜、聚偏氟乙烯等)制备的聚合物多孔膜广泛应用于水处理领域(如生活或者工业污水的净化、海水淡化预处理等)。然而，传统的聚合物多孔膜由于存在渗透
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选择性不佳、抗污染性能差等缺点，使其进一步的应用受到诸多限制。
[0003]通过与添加剂共混来制备高渗透选择性和抗污染性能的聚合物多孔膜，是目前工业上使用比较普遍的简便且制膜稳定的方法。传统的添加剂种类可分为小分子添加剂(如氯化锂、高氯酸锂、水等)、大分子或者聚合物型添加剂(如聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、表面活性剂等)以及无机纳米粒子(如二氧化硅、氧化石墨烯、碳纳米管)三大类。
[0004]聚合物型添加剂和无机纳米粒子赋予膜一定的亲水性和抗污染性能的同时，也提高了铸膜液的热力学不稳定性，在相转化过程中促使铸膜液发生瞬时相分离，得到具有较高孔隙率的大孔膜结构，这不利于制备具有高渗透
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选择性的聚合物多孔膜。小分子添加剂如氯化锂，往往可以大幅度提升铸膜液的粘度，使其在相转化过程中发生延迟相分离，抑制膜表面大孔的形成，改善膜孔之间的连通性。但值得注意的是，小分子添加剂往往难以单独用来制备高性能的聚合物多孔膜，一般作为混合添加剂进行使用。总之，传统的添加剂难以用于制备高性能的聚合物多孔膜。
[0005]因此，近年来的研究重点在于开发新型的添加剂，比如设计合成两亲性嵌段共聚物或者功能化改性无机纳米粒子来制备具有优良性能的的聚合物多孔膜。但是，这些方法往往存在合成复杂、造价高昂以及毒性大等诸多缺点。

技术实现思路

[0006]本专利技术的实施例提供了一种聚合物多孔膜的制备方法，可通过选择不同种类的共晶溶剂来优化提升聚合物膜性能。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。
[0008]一种聚合物多孔膜的制备方法，包括：
[0009]根据聚合物多孔膜的性能要求制备相应的共晶溶剂；
[0010]将所述共晶溶剂、致孔剂和高分子膜材料混合配制成均匀的铸膜液；
[0011]将所述铸膜液均匀涂敷在支撑基底上后，将支撑基底浸入凝固浴中通过相转化成固态膜；或者，将所述铸膜液直接浸入凝固浴中，固化成固态膜；
[0012]将所述固态膜进行保孔处理，得到聚合物多孔膜。
[0013]优选地，所述的根据聚合物多孔膜的性能要求制备相应的共晶溶剂，包括：
[0014]将共晶溶剂划分为四种类型，分别为金属盐+有机盐、金属盐水合物+有机盐、氢键供体+有机盐和氢键供体+金属盐水合物，每种共晶溶剂都包括氢键供体和氢键受体；
[0015]根据需要提高聚合物多孔膜的亲水性或者渗透
‑
选择性来选择共晶溶剂的类型，
以及共晶溶剂中氢键供体和氢键受体的材料类型和质量比例；
[0016]将所述氢键供体和所述氢键受体以固定摩尔比例混合均匀后，在常温或者加热条件下搅拌一定时间，直至形成透明液体，得到共晶溶剂。
[0017]优选地，当需要提升聚合物多孔膜的渗透
‑
选择性时，选择氢键供体+金属盐类型的共晶溶剂；
[0018]当需要提升聚合物多孔膜的亲水性时，选择氢键供体+有机盐类型的共晶溶剂；
[0019]优选地，所述的将所述共晶溶剂、致孔剂和高分子膜材料混合配制成均匀的铸膜液，包括：
[0020]将制备好的共晶溶剂、致孔剂和高分子膜材料先后依次添加到特定容器中，按照特定重量比例混合配制成均匀稳定的铸膜液。
[0021]优选地，所述聚合物多孔膜的孔大小为0.5nm
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500nm。
[0022]优选地，所述聚合物多孔膜为平板膜或者中空纤维膜。
[0023]优选地，所述铸膜液由1
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30wt％高分子膜材料、1
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30wt％共晶溶剂、0
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30wt％致孔剂、0
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95wt％有机溶剂和0
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5wt％非溶剂组成；
[0024]所述高分子膜材料的成分为聚砜、聚醚砜、磺化聚砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素和聚醚醚酮中的一种或多种任意比例混合；
[0025]所述致孔剂包括聚合物致孔剂和小分子致孔剂，所述聚合物致孔剂的成分为聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧丙烯、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物、聚乙烯醇、聚丙烯醇、葡聚糖、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯和壳聚糖中的一种或多种任意比例混合，所述小分子致孔剂的成分为乙醇、乙二醇、异丙醇、甘油、吐温、十二烷基硫酸钠、樟脑磺酸、氯化锂、氯化锌、碳酸钙、硝酸锂和高氯酸锂中的一种或多种任意比例混合；
[0026]所述有机溶剂的成分为N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺、磷酸三乙酯、N
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甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、环丁砜、四氢呋喃和丙酮中的一种或多种任意比例混合；
[0027]所述非溶剂的成分为水、己烷、戊烷、苯、甲苯、甲醇、乙醇、三氯乙烯、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、低分子量的聚乙二醇等脂肪族烃、芳香烃和脂肪族醇中的一种或多种任意比例混合。
[0028]优选地，所述相转化过程中的凝固浴的成分为乙醇、纯水、氯化钠溶液、戊二醛溶液、1,3,5
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苯三甲酰氯溶液、磷酸三乙酯、N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺和N
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甲基吡咯烷酮中的一种或多种任意比例混合。
[0029]优选地，所述支撑基底的材料包括高分子多孔材料、陶瓷多孔材料、金属多孔材料或者玻璃基底材料。
[0030]由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例可以根据需要制备的聚合物多孔膜的亲水性或者渗透
‑
选择性要求来灵活选择共晶溶剂的类型，以及共晶溶剂中氢键供体和氢键受体的材料类型和质量比例，从而有效地利用共晶溶剂制备各种性能要求的聚合物多孔膜。该聚合物多孔膜广泛应用但不局限于废水处理、反渗透和纳滤工艺的预处理、电子、食品、医药、生物、化工和气体分离等领域的分离浓缩纯化过程。
[0031]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术实施例提供的一种聚合物多孔膜的制备方法的处理流程图；
[0034]图2为本专利技术实施例提供的一种共晶溶剂Zn本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物多孔膜的制备方法，其特征在于，包括：根据聚合物多孔膜的性能要求制备相应的共晶溶剂；将所述共晶溶剂、致孔剂和高分子膜材料混合配制成均匀的铸膜液；将所述铸膜液均匀涂敷在支撑基底上后，将支撑基底浸入凝固浴中通过相转化成固态膜；或者，将所述铸膜液直接浸入凝固浴中，固化成膜；将所述固态膜进行保孔处理，得到聚合物多孔膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据聚合物多孔膜的性能要求制备相应的共晶溶剂，包括：将共晶溶剂划分为四种类型，分别为金属盐+有机盐、金属盐水合物+有机盐、氢键供体+有机盐和氢键供体+金属盐水合物，每种共晶溶剂都包括氢键供体和氢键受体；根据需要提高聚合物多孔膜的亲水性或者渗透
‑
选择性来选择共晶溶剂的类型，以及共晶溶剂中氢键供体和氢键受体的材料类型和质量比例；将所述氢键供体和所述氢键受体以固定摩尔比例混合均匀后，在常温或者加热条件下搅拌一定时间，直至形成透明液体，得到共晶溶剂。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当需要提升聚合物多孔膜的渗透
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选择性时，选择氢键供体+金属盐类型的共晶溶剂；当需要提升聚合物多孔膜的亲水性时，选择氢键供体+有机盐类型的共晶溶剂；4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述共晶溶剂、致孔剂、高分子膜材料和溶剂混合配制成均匀的铸膜液，包括：将制备好的共晶溶剂、致孔剂、高分子膜材料、溶剂先后依次添加到特定容器中，按照特定重量比例混合，然后搅拌配制成均匀稳定的铸膜液。5.根据权利要求1或者2或者3或者4所述的方法，其特征在于，所述聚合物多孔膜的孔大小为0.5nm
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500nm。6.根据权利要求1或者2或者3或者4所述的方法，其特征在于，所述聚合物多孔膜为平板膜或者中空纤维膜。7.根据权利要求1或者2或者3或者4所述的方法，其特征在于，所述铸膜液由1
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30wt％高分子膜材料、1
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【专利技术属性】
技术研发人员：胡云霞，朱寒超，杨建华，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：