带支撑的高通量聚偏氟乙烯微滤膜及其制备方法技术

本申请涉及带支撑的高通量聚偏氟乙烯微滤膜及其制备方法，该方案以下步骤：S00、将聚偏氟乙烯粉末、聚乙烯吡咯烷酮或其共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、非溶剂试剂、挥发性试剂以及有机溶剂混合，并溶解成均相溶液，通过该均相溶液制得PVDF共混铸膜液；S10、以PET无纺布为支撑层，将PVDF共混铸膜液在支撑层上刮涂成型，并进行预蒸发和水凝固浴处理，以得到初生态带支撑层的平板PVDF微滤膜；S20、将平板PVDF微滤膜浸泡于后处理液中，待反应完成后进行亲水效果持久化处理，以得到具有持久亲水性的平板PVDF微滤膜。本申请制备方法工艺简单、原料容易获取，经济高效，可实现规模化工业生产。可实现规模化工业生产。可实现规模化工业生产。

【技术实现步骤摘要】
带支撑的高通量聚偏氟乙烯微滤膜及其制备方法


[0001]本申请涉及聚合物膜材料
，具体涉及带支撑的高通量聚偏氟乙烯微滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，除了水体处理、化工冶炼等传统应用外，在生物合成产品的分离提纯、医药生产中的除菌除病毒等方向，膜分离技术也受到越来越多的关注。多个重点专项项目将目光聚焦于高效率膜分离技术的研究，寄望建立高效膜分离纯化工艺，以满足现代生物技术产品对分离的连续化、规模化过程。随着膜分离技术的应用领域不断拓展，行业应用对分离膜的性能提出了更高的要求，不仅要求膜材料具有优异的耐热性能、化学稳定性以及机械性能，同时需要膜材料表现出优异的分离效率、亲水性以及抗蛋白吸附、抗污染等性能。
[0003]目前，商品化微滤膜的材质主要有尼龙、混合纤维素、聚醚砜、聚偏氟乙烯等，其中尼龙、混合纤维素、聚醚砜等膜材料易被化学试剂腐蚀，且使用温度不超过70℃，导致该材质微滤膜的应用受到极大的限制。聚偏氟乙烯则具有优异的耐化学性能、热稳定性能、可加工性以及低溶出等特点，成为理想的微滤膜材料。然而聚偏氟乙烯的天然疏水性，使得聚偏氟乙烯微滤膜在生物体系处理过程中容易被污染。对聚偏氟乙烯微滤膜进行亲水改性，是研制开发新型抗污染、耐高温、耐化学腐蚀、分离性能优良的微滤膜的有效途径。
[0004]对聚偏氟乙烯微滤膜的亲水改性主要包括物理改性和化学改性。物理改性通常由多组分共混和表面涂覆实现。物理改性方法在提升PVDF亲水性的同时，不破坏PVDF原材料的优良性能，但是存在亲水组分易从膜内溶出，改性效果无法长久维持的缺陷。化学改性则可以通过表面接枝、表面聚合、等离子体处理等手段来实现，但是这些方法在实践中存在诸多局限性，例如反应条件苛刻、环境难以控制、操作设备精密复杂、生产成本高且难以规模化等。
[0005]中国专利CN 108261931 A公开了一种聚偏氟乙烯微孔滤膜的制备方法，在无纺布支撑层上涂布由聚偏氟乙烯、添加剂、溶剂组成的铸膜液，通过非溶剂致相转化方法制备高通量微孔滤膜，通量最高为2977L/h/m2。该技术方案不足之处在于，仅通过在铸膜液中添加亲水组分、成膜后浸泡表面活性剂等保孔剂的方法来实现抗污染性能的效果并不稳定长久。而中国专利CN 109482072 A公开了一种具有梯度功能分布结构的聚偏氟乙烯复合膜的制备方法，将聚偏氟乙烯、羟基铁粉、添加剂依次溶解于有机溶剂，以无纺布为基材，在外加磁场作用下，干燥制得聚偏氟乙烯复合膜。该技术方案不足之处在于，羟基铁粉和聚偏氟乙烯间的相容性较差，易在膜内发生团聚而降低亲水改性效果，并且需要外加磁场作用下进行干燥，工业化连续生产难以实现。
[0006]综上，目前技术或多或少存在些改性手段复杂、不易规模化生产等问题，因此亟待一种带支撑的高通量聚偏氟乙烯微滤膜及其制备方法，以解决现有技术存在的问题。
[0007]申请内容
[0008]本申请的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了带支撑的高通量聚偏氟
乙烯微滤膜及其制备方法。
[0009]为了实现上述申请目的，本申请采用了以下技术方案：带支撑的高通量聚偏氟乙烯微滤膜制备方法以下步骤：
[0010]S00、将聚偏氟乙烯粉末、聚乙烯吡咯烷酮或其共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、非溶剂试剂、挥发性试剂以及有机溶剂混合，并溶解成均相溶液，通过该均相溶液制得PVDF共混铸膜液；
[0011]S10、以PET无纺布为支撑层，将PVDF共混铸膜液在支撑层上刮涂成型，并进行预蒸发和水凝固浴处理，以得到初生态带支撑层的平板PVDF微滤膜；
[0012]S20、将平板PVDF微滤膜浸泡于后处理液中，待反应完成后进行亲水效果持久化处理，以得到具有持久亲水性的平板PVDF微滤膜。
[0013]进一步地，S00步骤中，在20
‑
50℃范围内充分搅拌溶解得到均相溶液，该均相溶液通过静置或真空脱泡制得PVDF共混铸膜液。
[0014]进一步地，S00步骤中，有机溶剂包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮或磷酸三乙酯中的至少一种。
[0015]进一步地，S00步骤中，聚乙烯吡咯烷酮为PVP(K60)、PVP(K90)、PVP(K120)、PVP
‑
VA共聚物中的至少一种。
[0016]进一步地，S00步骤中，均相溶液混合前，按质量份组成：聚偏氟乙烯粉末为10
‑
20份，聚乙烯吡咯烷酮或其共聚物为5
‑
10份，聚甲基丙烯酸甲酯为1
‑
2份，非溶剂试剂为3
‑
6份，挥发性试剂为1
‑
4份，有机溶剂为65
‑
75份。
[0017]进一步地，S10步骤中，在恒温恒湿环境中对刮涂成型后的液膜进行预蒸发。
[0018]进一步地，S10步骤中，恒温恒湿环境为20
‑
50℃温度范围、50
‑
90％RH湿度范围。
[0019]进一步地，S20步骤中，后处理溶液为偶氮二异丁腈溶液或过硫酸钾溶液，处理温度为30
‑
90℃，处理时间为1
‑
24小时。
[0020]进一步地，非溶剂试剂包括水或甘油，挥发性试剂包括丙酮或甲醇或乙醇。
[0021]带支撑的高通量聚偏氟乙烯微滤膜，通过上述的带支撑的高通量聚偏氟乙烯微滤膜制备方法制备得到。
[0022]与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：
[0023]1、本申请基于PVP和PVDF间良好的相容性，采用线性长链、高分子量的PVP(包括PVP(K90)、PVP(K120)、PVP
‑
VA共聚物等)与PVDF进行溶液共混的改性方法，所制备得到的微滤膜宏观均匀、性能优异，具有较高的开孔率，孔道间相互连通，通量测试结果表明超高的纯水通量，0.45μm孔径的微滤膜通量可达1.5
×
104L/h/m2，而专利技术CN108261931A公开了一种高通量带支撑聚偏氟乙烯微孔滤膜的制备方法，其微孔滤膜通量为2977L/h/m2，显然本申请制备得到的PVDF微滤膜的通量是其5倍，并且表现出良好的耐热性、化学稳定性；同时以无纺布为支撑层，赋予膜材料优异的机械性能。
[0024]2、本申请在铸膜液固化成膜后，通过引发剂引发PVP在PVDF基体中发生自交联反应，使得PVP分子在PVDF基体中形成稳定的共价键结构，有效阻止PVP分子在滤膜使用过程中的溶出行为，同时降低高分子量PVP的溶胀现象。本申请制备的PVDF微滤膜具有突出的亲水性以及稳定性，表现为接触水时，能够在一两秒内实现被水完全浸润的效果；并且对其进行数十次高压湿热灭菌以及环氧乙烷灭菌，依然保持优异的亲水性，可满足滤芯、膜包等下
游产品对于高温环境使用的要求。
[0025]3、本申请虽然同时采用物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.带支撑的高通量聚偏氟乙烯微滤膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S00、将聚偏氟乙烯粉末、聚乙烯吡咯烷酮或其共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、非溶剂试剂、挥发性试剂以及有机溶剂混合，并溶解成均相溶液，通过该均相溶液制得PVDF共混铸膜液；S10、以PET无纺布为支撑层，将所述PVDF共混铸膜液在所述支撑层上刮涂成型，并进行预蒸发和水凝固浴处理，以得到初生态带支撑层的平板PVDF微滤膜；S20、将所述平板PVDF微滤膜浸泡于后处理液中，待反应完成后进行亲水效果持久化处理，以得到具有持久亲水性的平板PVDF微滤膜。2.根据权利要求1所述的带支撑的高通量聚偏氟乙烯微滤膜制备方法，其特征在于，S00步骤中，在20
‑
50℃范围内充分搅拌溶解得到均相溶液，该均相溶液通过静置或真空脱泡制得所述PVDF共混铸膜液。3.根据权利要求1所述的带支撑的高通量聚偏氟乙烯微滤膜制备方法，其特征在于，S00步骤中，所述有机溶剂包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮或磷酸三乙酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的带支撑的高通量聚偏氟乙烯微滤膜制备方法，其特征在于，S00步骤中，所述聚乙烯吡咯烷酮为PVP(K60)、PVP(K90)、PVP(K120)、PVP
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VA共聚物中的至少一种。5.根据权利要求1所述的带支撑的高通量聚偏氟乙烯微滤膜制备方法，其特征在于，S00步骤中，所述均相溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：章晓伟，张龙辉，倪小璐，沈志林，
申请(专利权)人：浙江泰林生命科学有限公司，
类型：发明
国别省市：