二氮杂萘聚醚砜酮高分子合金超滤膜及其制备方法技术

二氮杂萘聚醚砜酮高分子合金超滤膜及其制备方法属于超滤膜技术领域，其特征在于：它是一种以二氮杂萘聚醚砜酮为第一聚合物Ｐ＃－［１］，以聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜以及聚偏氟乙烯中的任意一种为第二聚合物Ｐ＃－［２］，在Ｐ＃－［２］／Ｐ＃－［１］＝０～０．２５（ｗｔ）内用浸渍凝胶相转化法制成的共混合金膜，对于平板超滤膜和中空纤维超滤膜分别给出了组分、膜液制备工艺和成型方法。它们具有共混合金膜的固有特征，同时耐高温、耐氧化、耐溶剂性能好。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

属于膜分离
本专利技术选择一种耐高温新材料，二氮杂萘聚醚砜酮(PPESK)为基材制备共混合金膜。PPESK是蹇锡高等近年来在专利93109179.9和专利93109180.2的基础上制备出的耐高温等级较高的聚合物材料。其化学结构如附附图说明图1所示。戴英等曾用这种材料制备了平板超滤膜，研究了材料的化学稳定性；聚合物浓度、添加剂种类和添加剂量、蒸发时间对膜性能的影响。本专利技术采用相转化法制备高分子合金膜。其制备的必要条件是第一，共混高聚物之间必须具有一定的相容性；第二，能够找到合适的溶剂溶解共混聚合物；第三，形成的共混聚合物溶液需具有相对稳定性及良好的成膜性。本专利技术通过组成共混合金膜聚合物间相容性差异来控制膜结构，调节膜的性能。当共混体系相容性好时，膜表层孔细密，孔径小；相容性差时，膜表层孔径变大。合金聚合物相容性的主要影响因素有聚合物对(第一聚合物、第二聚合物)的性质；共混聚合物配比；溶剂种类；添加剂种类及数量；制膜液温度；制膜过程中脱溶剂速率。基于上述要求和条件，本专利技术以PPESK为第一聚合物(P1)，选择聚砜(PSF)，聚醚砜(PES)、磺化聚醚砜(SPES)、聚偏氟乙烯(PVDF)中的任意一种为第二聚合物(P2)，制备合金超滤膜。为了考察以上合金体系的相容性，确定共混比，本专利技术采用相差显微镜观测了聚合物共混形态。实验以NMP为溶剂，将上述共混体系分别配制成共混比P2/P1依次为5/95，10/90，15/85，20/80，25/75的共混聚合物溶液。实验表明，一方面在宏观上，上述聚合物溶液均能保持长期的均一性和稳定性；另一方面其相差显微镜照片所观测到的共混形态却出现了微相分离现象，这充分显示出这些体系的部分相容特性。因此本专利技术首次证明了PPESK/PSF，PPESK/PES，PPESK/SPES、PPESK/PVDF为部分相容体系，可以制备共混合金膜。附图2是PPESK/PSF共混体系在不同共混比下用相差显微镜观测到的共混形态图。从图中可见，随着PSF比例的增大，体系微相分离程度增大。当共混比P2/P1≤(15/85)时，分散相颗粒细小且均匀，表明体系相容性较好，但当共混比达到25/75时，体系发生严重相分离，分散相结构粗大，聚合物自凝聚倾向严重，相容性变差，共混比再增大，体系将变成不相容体系。同理，PPESK/PES，PPESK/SPES，PPESK/PVDF均观察到类似的现象，只是微分相状况随第二聚合物比例的增大不尽相同。本专利技术根据所测定的微相分离状态，确定体系的共混比，对于PPESK/PSF、PPESK/PVDF二体系，P2/P1为0～(15/85)；对于PPESK/PES、PPESK/SPES二体系，P2/P1为0～(20/80)。本专利技术所采用的溶剂包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)或者其分别与N，N-二甲基乙酰胺(PMAC)，N-N二甲基甲酰胺(DMF)两者中任意一种的混合物。本专利技术所采用的添加剂包括聚乙二醇(可为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600)，聚乙烯吡咯烷酮，乙二醇，异丙醇，丙三醇，丙酮，甲基丙烯酸羟乙酯，吐温、乙二胺、磷酸酯、有机酸，氯化锂，硝酸锂等。本专利技术所述的二氮杂萘聚醚砜酮高分子合金超滤膜，其特征在于它是一种共混型合金平板超滤膜，含有第一聚合物P1二氮杂萘聚醚砜酮，第二聚合物P2聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、磺化聚醚砜(SPES)以及聚偏氟乙烯(PVDF)中的任意一种，溶剂SN-甲基吡咯烷酮(NMP)，或者NMP分别与N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)，或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)两者中任意一种的混合物，添加剂A聚乙二醇(PEG)，或吐温，或丙酮，或丙三醇，或LiCl，或LiCl与PEG的混合物，其中P2P1＝0～0.25，(wt，下同)，P/(P+S)＝(12～20)％，P＝P1+P2，A/P＝(0～1/1)。本专利技术所述的另一种二氮杂萘聚醚砜酮高分子合金超滤膜，其特征在于它是一种共混型合金中空纤维超滤膜，含有第一聚合物P1二氮杂萘聚醚砜酮，第二聚合物P2聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、磺化聚醚砜(SPES)以及聚偏氟乙烯(PVDF)中的任意一种，溶剂SN-甲基吡咯烷酮(NMP)，或者NMP分别与N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)，或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)两者中任意一种的混合物，添加剂A聚乙二醇(PEG)，或吐温，或草酸，或乙二醇，其中P2P1＝0～0.25，(wt，下同)，P/(P+S)＝(16～25)％，P＝P1+P2，A/P＝(0～8/10)。本专利技术所述的二氮杂萘聚醚砜酮高分子合金超滤膜的制备方法特征在于它是一种用浸渍凝胶相转化法制备平板超滤膜的方法，它依次含有以下步骤(1)膜液的制备(1.1)把高聚物P、溶剂S、添加剂A按规定的配比称量后，先后置于溶料釜中，(1.2)把已配制的上述膜液在(70～90)℃的温度下搅拌(10～24)小时，使高聚物、溶剂和添加剂充分溶解成为均匀的制膜液，(1.3)在热状态下过滤溶解均匀的制膜液，(1.4)在(25～30)℃条件下真空脱气，(2)超滤膜成型用平板刮膜机涂布成型，涂层厚度为(150～200)μm。本专利技术所述的另一种二氮杂萘聚醚砜酮高分子合金超滤膜的制备方法，其特征在于它是一种用浸渍凝胶相转化法制备中空纤维超滤膜的方法，它依次含有以下步骤(1)膜液的制备(1.1)把高聚物P、溶剂S、添加剂A按规定的配比称量后，先后置于溶料釜中，(1.2)把已配制的上述膜液在(70～90)℃的温度下搅拌(10～24)小时，使高聚物、溶剂和添加剂充分溶解成为均匀的制膜液，(1.3)在热状态下过滤溶解均匀的制膜液，(1.4)在(25～30)℃条件下真空脱气，(2)超滤膜成型在下述工艺条件下用中空纤维超滤膜纺丝设备成型纺丝釜压力 (0.1～0.4)MPa，纺丝原液的温度 (30～60)℃，牵引速度 (10～40)m/min， 芯液 超滤水，温度为(5～60)℃，流量(0.5～3.0)L/h，空气间隙 (0～1500)mm，蒸发气氛空气，温度室温，第一凝胶浴 超滤水，温度(0～60)℃，第二凝胶浴 超滤水，温度(30～60)℃。实验证明，本专利技术所述的两种超滤膜都具有共混合金膜固有的特征，同时能保持PPESK膜的耐高温、耐氧化、耐溶剂性能好的特点。附图2共混聚合物在不同共混比下的共混形态图。以下实施例见附表1，附表2。附表1共混型平板合金超滤膜的制备条件及膜性能列表 注内数量为制膜原料的质量(g)； 附表2共混型中空纤维合金超滤膜的制备条件及膜性能列表 注内数量为制膜原料的质量(g)；权利要求1.二氮杂萘聚醚砜酮高分子合金超滤膜，其特征在于，它是一种以二氮杂萘结构的聚醚砜酮(PPESK)做基材的共混型合金平板超滤膜，含有第一聚合物P1二氮杂萘聚醚砜酮，第二聚合物P2聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、磺化聚醚砜(SPES)以及聚偏氟乙烯(PVDF)中的任意一种，溶剂SN-甲基吡咯烷酮(NMP)，或者NMP分别与N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)，或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)两者中任意一种的混合物，添加剂A聚乙二醇(PEG)，或吐温，或丙酮，或丙三醇，或LiCl，或L本文档来自技高网...

【技术保护点】
二氮杂萘聚醚砜酮高分子合金超滤膜，其特征在于，它是一种以二氮杂萘结构的聚醚砜酮（ＰＰＥＳＫ）做基材的共混型合金平板超滤膜，含有：第一聚合物Ｐ↓［１］：二氮杂萘聚醚砜酮，第二聚合物Ｐ↓［２］：聚砜（ＰＳＦ）、聚醚砜（ＰＥＳ）、磺化聚醚 砜（ＳＰＥＳ）以及聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）中的任意一种，溶剂Ｓ：Ｎ－甲基吡咯烷酮（ＮＭＰ），或者ＮＭＰ分别与Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺（ＤＭＡｃ），或Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）两者中任意一种的混合物，添加剂Ａ：聚乙二醇（ＰＥＧ），或吐温 ，或丙酮，或丙三醇，或ＬｉＣｌ，或ＬｉＣｌ与ＰＥＧ的混合物，其中：Ｐ↓［２］∶Ｐ↓［１］＝０～０．２５，（ｗｔ，下同），Ｐ／（Ｐ＋Ｓ）＝（１２～２０）％，Ｐ＝Ｐ↓［１］＋Ｐ↓［２］，Ａ／Ｐ＝（０～１／１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈翠仙，石国领，李继定，陈镇，新谷卓司，安藤雅明，
申请(专利权)人：清华大学，日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]