一种亲水多孔膜及其制备方法技术

本申请公开了一种亲水多孔膜的制备方法，通过一步共混交联同时引入多元胺化合物和β

【技术实现步骤摘要】
一种亲水多孔膜及其制备方法


[0001]本申请属于分离膜
，具体涉及一种亲水多孔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]膜分离技术是一种经济高效的分离手段，目前绝大多数膜产品以有机高分子膜为主，大部分的高分子材料(比如PVC、PVDF、PES、PSF等)都具有较强的疏水性，在使用过程中膜孔容易被堵塞，造成膜污染，影响膜组件的运行，对膜材料进行亲水改性可以有效降低膜污染的发生。
[0003]共混改性是改善膜性能的最简单有效的方法，可以使膜具有共混材料的综合优点，既不影响材料的理化性质，又相对简单、成本低、易于工业化生产，是目前主流的改性方法。传统的共混改性剂如小分子添加剂(如LiCl)或者水溶性聚合物(如PEG或PVP)由于极易溶于水，在制膜过程中主要起致孔剂作用，只有极少一部分能保留在膜内，在使用过程中容易逐渐从膜材料中流失；也有共混一些自身有一定亲水性但是不溶于水的高分子聚合物(如PVA、PAN、EVOH等)进行亲水改性，但是由于体系相容性不好导致容易产生缺陷孔，导致膜的力学性能和截留性能降低，而且共混量不能多，由于这些共混物质自身的亲水性有限，最终使得产品亲水改性效果提升有限。
[0004]因此，实有必要提供一种亲水多孔膜及其制备方法以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的是提供一种亲水多孔膜及其制备方法，将亲水性好的多元胺化合物与β
‑
环糊精通过交联剂发生交联反应，然后再加入致孔剂和制膜聚合物材料一步共混得到均匀铸膜液，通过相转化法制备得到聚合物多孔膜。通过交联剂将亲水性的多元胺化合物和β
‑
环糊精同时固定在膜材料本体和膜表面，从而防止其在膜使用过程中因水溶性而逐渐流失，改善膜的持久亲水性，同时交联大分子不容易被洗脱，可长时间存在膜中，有效解决共混改性剂在膜中稳定性差的问题。此外，交联消除了介面缺陷而提高截留性能，与疏水聚合物之间形成互穿网络结构防止产生脱皮现象。制备的多孔膜具有高通量、高截留性能、抗污染性能好和亲水性持久等优点。
[0006]为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
[0007]一种亲水多孔膜的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1：按照质量份数，将1
‑
2份多元胺化合物和1
‑
10份β
‑
环糊精溶于溶剂中，在加热条件下搅拌至溶解；在搅拌状态下加入催化剂，并滴加交联剂进行交联反应；然后加入致孔剂和制膜聚合物继续搅拌加热4
‑
8h，抽真空、脱泡后得到铸膜液；
[0009]S2：将所述铸膜液通过刮膜机涂布或中空纤维喷丝板挤出，经空气间隙后浸入凝固浴中冷却固化成型，形成初生膜；
[0010]S3：将所述初生膜在去离子水中浸泡48h，然后在室温下自然晾干得到亲水多孔膜。
[0011]优选的，所述步骤S1中，所述溶剂的质量份数为48
‑
85.5份，所述交联剂的质量份数为0.5
‑
5份，所述致孔剂的质量份数为2
‑
10份，所述制膜聚合物的质量份数为10
‑
25份。
[0012]优选的，所述催化剂的体积占溶剂体积的0
‑
1％。
[0013]优选的，所述多元胺化合物为三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯亚胺聚合物中的任意一种；所述溶剂为N,N
‑
二甲基乙酰胺、N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N
‑
甲基吡咯烷酮中的任意一种；所述催化剂为浓盐酸、浓硫酸或对甲苯磺酸中的任意一种；所述交联剂为乙二醛、戊二醛、环氧氯丙烷中的任意一种；所述致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或两种的混合物；所述制膜聚合物为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚醚砜中的任意一种。
[0014]优选的，所述步骤S1中，加热温度为60～80℃；交联反应的时间为0.5
‑
2h。
[0015]优选的，所述步骤S2中，凝固浴为20
‑
60℃的去离子水。
[0016]本申请还提供一种亲水多孔膜，采用上述的制备方法制备而成。
[0017]优选的，所述亲水多孔膜为平板膜或中空纤维膜。
[0018]本申请通过一步共混交联同时引入多元胺化合物和β
‑
环糊精制备亲水多孔膜，实现了在制膜时同步对其进行亲水改性。多元胺化合物与β
‑
环糊精的交联产物具有优异的亲水性且不溶于水，交联结构与疏水聚合物之间形成互穿网络结构，防止在使用过程中逐渐流失和发生脱皮现象；引入多元胺化合物使膜表面接近电中性，提高膜的抗污染性能。因此制备的膜既保持了传统聚合物膜的机械强度，又具备高通量、高截留性能、抗污染性能好和亲水性持久等优点。本申请制备得到的亲水多孔膜，可用于饮用水深度净化、油水分离、污水处理、蛋白质及药物提纯等工业领域。
具体实施方式
[0019]下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0020]一种亲水多孔膜的制备方法，包括如下步骤：
[0021]S1：按照质量份数，将1
‑
2份多元胺化合物和1
‑
10份β
‑
环糊精溶于溶剂中，在加热条件下搅拌至溶解；在搅拌状态下加入催化剂，并滴加交联剂进行交联反应；然后加入致孔剂和制膜聚合物继续搅拌加热4
‑
8h，抽真空、脱泡后得到铸膜液。
[0022]S2：将所述铸膜液通过刮膜机涂布或中空纤维喷丝板挤出，经空气间隙后浸入凝固浴中冷却固化成型，形成初生膜；
[0023]S3：将所述初生膜在去离子水中浸泡48h，然后在室温下自然晾干得到亲水多孔膜。
[0024]所述步骤S1中，所述溶剂的质量份数为48
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85.5份，所述交联剂的质量份数为0.5
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5份，所述致孔剂的质量份数为2
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10份，所述制膜聚合物的质量份数为10
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25份。所述催化剂的体积占溶剂体积的0
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1％。
[0025]所述多元胺化合物为三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯亚胺聚合物中的任意一种；所述溶剂为N,N
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二甲基乙酰胺、N,N
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二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N
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甲基吡咯烷酮中的任意一种；所述催化剂为浓盐酸、浓硫酸或对甲苯磺酸中的任意一种；所述交联剂
为乙二醛、戊二醛、环氧氯丙烷中的任意一种；所述致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或两种的混合物；所述制膜聚合物为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚醚砜中的任意一种。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亲水多孔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：按照质量份数，将1
‑
2份多元胺化合物和1
‑
10份β
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环糊精溶于溶剂中，在加热条件下搅拌至溶解；在搅拌状态下加入催化剂，并滴加交联剂进行交联反应；然后加入致孔剂和制膜聚合物继续搅拌加热4
‑
8h，抽真空、脱泡后得到铸膜液；S2：将所述铸膜液通过刮膜机涂布或中空纤维喷丝板挤出，经空气间隙后浸入凝固浴中冷却固化成型，形成初生膜；S3：将所述初生膜在去离子水中浸泡48h，然后在室温下自然晾干得到亲水多孔膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述溶剂的质量份数为48
‑
85.5份，所述交联剂的质量份数为0.5
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5份，所述致孔剂的质量份数为2
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10份，所述制膜聚合物的质量份数为10
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25份。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂的体积占溶剂体积的0
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1％。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：任露露，杨敬葵，秦舒浩，崔振宇，张凯舟，张敏敏，靳进波，邓容，李科褡，姚勇，
申请(专利权)人：贵州省材料产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：