一种交联固化聚合物膜成型模具及其使用方法技术

本申请涉及一种交联固化聚合物膜成型模具及其使用方法。所述交联固化聚合物膜成型模具包括模具型腔和模具盖板，模具盖板朝向模具型腔的一侧阵列设置有多个第一凸台，模具型腔的底部阵列设置有多个第二凸台；所述第一凸台与所述第二凸台错位、等距排列；所述模具盖板上还阵列设置有多个气孔，且所述多个气孔的位置与所述第二凸台的位置一一对应。第一凸台和第二凸台均具有正四棱台结构，可以在成型的交联固化聚合物膜中形成具有正四棱台结构的三维凹槽，有利于料液的渗透扩散，提高膜的渗透通量。通量。通量。

【技术实现步骤摘要】
一种交联固化聚合物膜成型模具及其使用方法


[0001]本申请涉及聚合物分离膜制备
，具体涉及一种制备交联固化聚合物膜的成型模具及其使用方法。

技术介绍

[0002]汽油是工业社会最重要的燃料，同时，汽油的燃烧产物也是空气中的硫氧化物最直接的污染来源。为了保护环境，生产超低硫含量的清洁汽油已成为世界范围内的重要课题。
[0003]目前，用于渗透汽化的脱硫膜主要是二维结构的聚合物膜，如聚二甲基硅氧烷PDMS、聚乙二醇PEG、乙基纤维素EC、聚醚嵌段酰胺PEBAX、聚氨基甲酸酯PU、聚酰亚胺PI。聚合物膜的低渗透通量严重地制约了渗透膜的工业应用。通常情况下，受到二维结构的聚合物膜的结构和材质的限制，其渗透通量和富硫因子之间存在trade
‑
off效应，难以得到兼具高富硫因子和高渗透通量的聚合物渗透膜。例如，纯PEG膜，其富硫因子可高达12.59，但是，渗透通量却只有1.1Kg/m2*h。
[0004]因此，为了打破聚合物膜的trade
‑
off效应，得到兼具高富硫因子和高渗透通量的聚合物膜，本申请旨在打破传统二维结构的聚合物膜的思维限制，提供一种能够制备具有三维结构的交联固化聚合物膜的成型模具及其使用方法。

技术实现思路

[0005]为了解决现有的二维聚合物膜所存在的高渗透通量和高富硫因子不能兼得的矛盾，本申请提供了一种能够制备具有三维结构的交联固化聚合物膜的成型模具及其使用方法。利用该模具，可以制得兼具高渗透通量和高富硫因子的交联固化聚合物膜，为交联固化聚合物膜的产业应用提供支持。
[0006]一种交联固化聚合物膜成型模具，包括模具型腔和模具盖板，模具盖板朝向模具型腔的一侧阵列设置有多个第一凸台，模具型腔的底部阵列设置有多个第二凸台；所述第一凸台与所述第二凸台错位、等距排列；所述模具盖板上还阵列设置有多个气孔，且所述多个气孔的位置与所述第二凸台的位置一一对应。
[0007]优选地，相邻的两个所述第一凸台的间距R1为6
‑
10mm；相邻的两个所述第二凸台的间距R2为6
‑
10mm。更优选地，R1＝R2。
[0008]其中，所述第一凸台的高度小于所述模具型腔的深度，所述第二凸台的高度小于所述模具型腔的深度，且，所述第二凸台的高度小于所述第一凸台的高度。由此，可以在模具内部交联固化形成二维连续且具有三维凹凸结构的聚合物膜。
[0009]进一步地，所述第一凸台包括靠近模具盖板的立方台和设置在立方台上的第一正四棱台。其中，所述第一正四棱台的第一底面与所述立方体台的顶面共用。所述第一正四棱台中，与所述第一底面相对的面为第二底面，且第一底面的边长大于第二底面的边长。
[0010]所述立方台中，立方体的边长A1为5
‑
8mm，所述第一正四棱台中，第一底面的边长
A2为5
‑
8mm，且A1＝A2，第二底面的边长A3为3
‑
7mm，且A3小于A2。
[0011]进一步地，所述第二凸台为第二正四棱台，且所述第二正四棱台的下底面设于模具型腔的底表面，与所述下底面相对的底面为上底面。优选地，所述下底面的边长B1为5
‑
8mm，所述上底面的边长B2为3
‑
7mm，且B1大于B2。更优选地，A1＝A2＝B1，且A3＝B2，第一正四棱台与第二正四棱台的尺寸完全相同。
[0012]通过将模具的成型部为设置为正四棱台结构，可以得到具有正四棱台结构的三维凹槽，并确保了三维凹槽具有槽口大、槽底小的结构，有利于增加聚合物膜的渗透面积。同时，三维凹槽呈向外扩展的形状，有利于料液的渗透扩散，提高膜的渗透通量。
[0013]若直接将模具的成型部位完全设置为立方台或长方台结构，只能得到立方体结构或长方体结构的凹槽，不利于渗透介质的扩散，不利于提升膜的渗透通量。
[0014]优选地，在所述第一正四棱台和所述第二正四棱台中，侧面与底面的夹角R介于70
°‑
85
°
之间。优选地，所述侧面与底面的夹角R介于75
°‑
85
°
之间，最优选地，所述侧面与底面的夹角R为80
°
。当所述侧面与底面的夹角R大于85
°
时，成型得到的交联固化聚合物膜的凹槽结构中的槽口与槽底的尺寸差较小，不利于渗透介质的扩散，不能有效增加膜的渗透通量。
[0015]进一步地，模具型腔和模具盖板相互盖合后，在所述模具型腔和所述模具盖板之间形成成型空隙，用于容纳铸膜液。且所述第一正四棱台和所述第二正四棱台的相邻侧面相互平行，且所述相邻侧面之间的距离D1为0.2
‑
0.5mm。所述第一正四棱台的所述第二底面相对于所述模具型腔底面的距离D2为0.2
‑
0.5mm。
[0016]本申请中，设计了一种能够制备具有三维结构的交联固化聚合物膜的成型模具，突破了传统二维结构的聚合物膜的思维限制。利用三维的正四棱台结构，形成三维梯形凹凸结构，充分利用三维空间，可以增加有效膜通量面积80％以上，显著增加脱硫膜的渗透通量。
[0017]由于三维梯形凹凸结构对有效膜通量面积的显著改善，使得在较小的横截面积上就能够得到较大的渗透通量。同时，三维梯形凹凸结构有助于增强膜的强度，延长膜的使用寿命，特别适用于工业生产。
[0018]一种交联固化聚合物膜成型模具的使用方法，包括以下步骤：
[0019](1)清洁模具待用；
[0020](2)配制铸膜液；
[0021](3)根据铸膜液的浓度和模具的成型空隙的尺寸计算所需注入所述模具型腔内的铸膜液的量，并将对应量的铸膜液注入所述模具型腔内，盖合模具盖板，静置5
‑
15分钟；
[0022](4)将模具置于80
‑
100℃的加热环境中，交联固化成膜并成型；
[0023](5)降温至室温，脱模即可。
[0024]其中，所述铸膜液包括100质量份聚乙二醇、5
‑
15质量份交联剂、0.2
‑
0.5质量份催化剂、50
‑
70质量份乙醇、10
‑
30质量份去离子水。或者，所述铸膜液包括100质量份聚乙二醇、3
‑
5质量份有机配体、2
‑
5质量份金属盐、5
‑
15质量份交联剂、0.2
‑
0.5质量份催化剂、50
‑
70质量份乙醇、10
‑
30质量份去离子水。
[0025]进一步地，所述交联剂为马来酸酐、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6
‑
己二异氰酸酯中的任意一种；所述催化剂为三甲胺、三乙胺、二月桂酸二丁基锡、马来酸
二丁基锡中的任意一种；所述PEG的分子量为5000
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交联固化聚合物膜成型模具，包括模具型腔(2)和模具盖板(1)，所述模具盖板(1)朝向所述模具型腔(2)的一侧阵列设置有多个第一凸台(3)，所述模具型腔(2)的底部阵列设置有多个第二凸台(4)；所述第一凸台(3)与所述第二凸台(4)错位、等距排列；所述模具盖板(1)上还阵列设置有多个气孔(5)，且所述多个气孔(5)的位置与所述第二凸台(4)的位置一一对应。2.如权利要求1所述的一种交联固化聚合物膜成型模具，其特征在于，相邻的两个所述第一凸台(3)的间距R1为6
‑
10mm；相邻的两个所述第二凸台(4)的间距R2为6
‑
10mm，且R1＝R2。3.如权利要求1所述的一种交联固化聚合物膜成型模具，其特征在于，所述第一凸台(3)的高度小于所述模具型腔(2)的深度，所述第二凸台(4)的高度小于所述模具型腔(2)的深度，且，所述第二凸台(4)的高度小于所述第一凸台(3)的高度。4.如权利要求3所述的一种交联固化聚合物膜成型模具，其特征在于，所述第一凸台(3)包括靠近模具盖板的立方台(31)和设置在所述立方台(31)上的第一正四棱台(32)，所述第一正四棱台(32)的第一底面与所述立方体台(31)的顶面共用，与所述第一底面相对的面为第二底面，且第一底面的边长大于第二底面的边长。5.如权利要求4所述的一种交联固化聚合物膜成型模具，其特征在于，所述立方台(31)中，立方体的边长A1为5
‑
8mm，所述第一正四棱台(32)中，第一底面的边长A2为5
‑
8mm，第二底面的边长A3为3
‑
7mm，且A3小于A2；所述第二凸台(4)为第二正四棱台，且所述第二正四棱台的下底面设于模具型腔的底表面，与所述下底面相对的底面为上底面，所述下底面的边长B1为5
‑
8mm，所述上底面的边长B2为3
‑
7mm，且B1大于B2，A1＝A2＝B1，且A3＝B2，所述第二凸台(4)与所述第一正四棱台(32)的尺寸完全相同。6.如权利要求5所述的一种交联固化聚合物膜成型模具，其特征在于，在所述第一正四棱台(32)和所述第二正四棱台中，侧面与底面的夹角R介于70
°‑
85
°
之间。7.如权利要求6所述的一种交联固化聚合物膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晨润，张丽，卢志峰，张杰，乔来红，
申请(专利权)人：泰州清润环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：