一种分离膜制备方法技术

一种聚四氟乙烯分离膜及其制备方法，其中铸膜液中包括聚四氟乙烯微粒、聚偏氟乙烯树脂、溶剂等成分，将铸膜液中的各种成分混合或分散均匀，然后进入凝固液体中，使铸膜液混合物中的聚偏氟乙烯附着在聚四氟乙烯微粒表面后再凝固，从而使聚四氟乙烯微粒被粘接，构成分离膜主体。本发明专利技术获得的聚四氟乙烯分离膜孔径大，而且本发明专利技术的方法克服了烧结法和热致相转移成膜法通常导致的膜表皮致密、表面开孔率低、加工温度高的缺点。由于采用聚偏氟乙烯树脂粘接聚四氟乙烯微粒，可以低温成形；并且可以在膜本体中添加亲水性有机高分子，可以获得亲水性分离膜。

【技术实现步骤摘要】

涉及空气净化和液体分离的一种聚四氟乙烯(PTFE)微孔性分离膜的制备方法， 适于化工、医药、食品、水净化、轻纺、冶金、矿山、环保等领域的液体过滤和气体分离净化。
技术介绍
聚四氟乙烯(PTFE)材料具有优异的耐酸碱性、抗污染性，由聚四氟乙烯材料制备的分离膜在化工、医药、食品、水净化、轻纺、冶金、矿山、环保等领域的液体过滤和空气过滤有很好的应用前景。常用的聚四氟乙烯分离膜制备方法是烧结、拉伸的方法。如中国专利技术专利 CN1102748，提供了一种聚四氟乙烯多孔膜，将聚四氟乙烯细粉糊料通过挤出、压延，得到聚四氟乙烯未烧结体，然后在特定温度下双向拉伸，制成聚四氟乙烯多孔膜。CN101223215公开了聚四氟乙烯产品制备方法，是将聚四氟乙烯树脂加热熔融，然后延展，制成聚四氟乙烯制品。还有专利报导，将聚四氟乙烯树脂与其它材料混合，预成分离膜形状，然后再烧结处理，将附加的其它聚合物材料烧蚀掉，形成分离膜。如CN101530750公开了一种聚四氟乙烯超细纤维多孔膜的制备方法。该方法将高浓度聚四氟乙烯水乳液同基质聚合物混合均勻制成纺丝液。在高压电场作用下，通过静电纺丝得到直径为IOOnm 2μπι的聚四氟乙烯/ 基质聚合物复合超细纤维多孔膜，然后在烧结温度为330 500°C、烧结时间30s 5min的条件下烧结形成聚四氟乙烯超细纤维多孔膜，孔径IOOnm 10 μ m，孔隙率为50 80%。该类制备方法均为两步法制膜方法，即先将聚四氟乙烯树脂与其它材料混合，利用基体材料的可延展加工性，预成分离膜形状，之后再高温烧结成膜。由于聚四氟乙烯(PTFE)材料属于不熔化、不溶解的塑料材料，其加工成形方法一般是采用320°C以上温度进行高温烧结的方法，加工温度高，且难以向膜材料中混入亲水性高分子。
技术实现思路
本专利技术涉及一种聚四氟乙烯分离膜，分离膜壁厚0.05 1mm，孔隙率30 80%， 膜分离孔径0. 1 10微米，纯水透水通量为600 20000L/m2 · hiO. IOMPa, 25°C。制备本专利技术的分离膜的铸膜液中包括聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯材料，聚四氟乙烯为25 45wt %，聚偏氟乙烯为3 IOwt %，能溶解聚偏氟乙烯的溶剂为50 67wt %，上述质量百分比都以铸膜液总重量为基准，将上述铸膜液通过溶液相转移法制备得到分离膜。在制备本专利技术的分离膜的铸膜液中，当聚四氟乙烯微粒为悬浮法聚合而成的聚四氟乙烯微粒，获得0. 5 10 μ m的分离膜，当聚四氟乙烯微粒为分散聚合而成的PTFE微粒， 获得0. 1 2μπι的分离膜。在制备本专利技术的分离膜的铸膜液中，当制备亲水性分离膜，铸膜液中可以包括亲水性有机高分子、表面活性剂、低分子化合物和/或无机添加剂；制备疏水性分离膜，铸膜液中可以包括低分子化合物和/或无机添加剂；亲水性有机高分子为0 10wt%，表面活性剂为0 5wt%，低分子成孔剂为0 IOwt^和无机添加剂总量为1 IOwt^ ；以上重量百分比以铸膜液总重量为基准。在制备本专利技术的分离膜的铸膜液中，所述的能溶解聚偏氟乙烯的溶剂可以为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯、环丁砜、二甲基亚砜的一种或几种；亲水性有机高分子可以为下述物质的一种或多种的混合物聚乙二醇、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和甲基纤维素；表面活性剂可以为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、仲辛醇聚氧乙烯醚、十二烷基氨基磺酸钠、含氟表面活性剂、土温-20、土温-80 ；低分子化合物可以为水、乙二醇、丙二醇、丁二醇、二氧六环的一种或多种；无机添加剂可以为硝酸锂、氯化钠、碳酸钙、氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝的一种或多种。在制备本专利技术的分离膜的铸膜液中，各种组分的优选用量为，聚四氟乙烯为30 40wt %，聚偏氟乙烯为3. 7 8wt %，溶剂为55 63wt %，，亲水性有机高分子为0 5wt %， 低分子化合物为1 5wt%和无机添加剂为0 8wt%。在制备本专利技术的分离膜的铸膜液中，铸膜液混合物中聚四氟乙烯与聚偏氟乙烯的重量比例范围为2 1 30 1，优选为5 1 15 1制备本专利技术分离膜的方法，铸膜液中的所有组分混合或分散均勻后，将铸膜液混合物注入凝固液体中，使铸膜液混合物中的聚偏氟乙烯附着在聚四氟乙烯微粒表面后再凝固，从而使聚四氟乙烯微粒被粘接，构成分离膜主体。制备本专利技术分离膜的方法制备疏水性分离膜时，一次成膜后，在已形成的膜上进行二次涂覆，二次涂覆液中聚四氟乙烯与聚偏氟乙烯的比例为10 1 20 1。具体实施例方式本专利技术的专利技术点在于将聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯均勻混合，微观状态下聚四氟乙烯微粒表面涂覆有聚偏氟乙烯，然后利用溶液相转移方法，使聚偏氟乙烯从溶剂中沉析出来，同时利用聚偏氟乙烯的固化作用，将聚四氟乙烯微粒粘接在一起，因聚四氟乙烯微粒间存在间隙，这样形成聚四氟乙烯分离膜。本专利技术的成膜方法为一步法，无需二次拉伸或烧结。现有技术是在320°C以上温度进行高温烧结，使聚四氟乙烯微粒熔接成膜。本专利技术的方法是在远低于聚四氟乙烯的烧结温度下，用聚偏氟乙烯树脂将聚四氟乙烯微粒粘接成膜。本专利技术方法的成膜温度范围为室温至160°C，低于聚偏氟乙烯的熔化温度，更远低于聚四氟乙烯的烧结温度。由于成膜温度低，因此还可以在铸膜液混合物体系中添加亲水性高分子，获得亲水性的PTFE分离膜。通过本专利技术的方法，可以获得粒子烧结法所特有的大孔径聚四氟乙烯分离膜，孔径范围0. 1 10 μ m，同时克服烧结法和热致相转移成膜法通常导致的膜表皮致密、表面开孔率低、加工温度高的缺点。采用聚偏氟乙烯树脂粘接聚四氟乙烯微粒，无需高温烧结成形，可以低温成形，并且可以在膜本体中添加亲水性有机高分子，获得亲水性分离膜。所得到的分离膜具有低蛋白吸附性，高抗污染性。在分离膜成形过程中所加入的聚偏氟乙烯树脂的溶剂，不仅起到溶解聚偏氟乙烯树脂的作用，还同时使铸膜液混合物体系具有适当的加工流动性。在分离膜制备过程中，还4可以加入添加剂，作用进一步调整铸膜液混合物的加工流动性，同时调整形成的分离膜的膜孔结构与膜孔的贯通性。对于亲水性分离膜，添加剂成分可以是常规聚偏氟乙烯制膜添加剂，有四大类亲水性有机高分子、表面活性剂、低分子化合物和无机添加剂。对于疏水性分离膜，添加剂成分可以是低分子化合物和无机添加剂。本专利技术中PTFE树脂为市购的通用型PTFE树脂，PTFE微粒可以是悬浮法聚合而成的PTFE微粒，也可以是分散聚合而成的PTFE微粒，粒径范围3 500 μ m。按照拟制备微孔膜的孔径大小来选择PTFE微粒粒径大小。欲获得较大孔径如0. 5 10 μ m微孔膜时，选用粒径较大(50 500 μ m)的悬浮法聚合而成的PTFE微粒；欲获得较小孔径如0. 1 2 μ m 微孔膜时，选用粒径较小(5 200μπι)的分散聚合而成的PTFE微粒。聚四氟乙烯的量为铸膜液总重量的25 45wt%，优选为30 40wt%。还可以通过控制铸膜液混合物中聚四氟乙烯与聚偏氟乙烯的重量比，进一步调整形成的分离膜的膜孔结构与膜孔的贯通性，并调控膜孔大小。聚偏氟乙烯树脂的加入量与聚四氟乙烯粒子的粒径有关，以保证分离膜足够的粘接强度。铸膜液混合物中聚四氟乙烯与聚偏氟乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种聚四氟乙烯分离膜，其特征在于：分离膜壁厚０．０５～１ｍｍ，孔隙率３０～８０％，膜分离孔径０．１～１０微米，纯水透水通量为６００～２００００Ｌ／ｍ２·ｈ＠０．１０ＭＰａ，２５℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕晓龙，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：12