一种抗压微孔膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及膜技术领域，具体涉及一种抗压微孔膜及其制备方法。在微孔膜制膜溶液中加入聚合物和结构组合物，所述聚合物占整体溶液的10-25wt%，所述结构组合物占聚合物重量比例的0.05-2wt%，包含A组分和B组分：A碳纳米管和/或碳纤维，B石墨烯，其中A组分和B组分的重量比为0-1，在40℃下搅拌48小时，静置4小时脱泡；制膜溶液通过流延法刮在制膜支撑体上，利用相转化法制备微孔膜，具体方法为：铸膜液在空气中暴露0.5-3min后浸入非溶剂水中，固化成膜。可实现抗压性的提高，同时膜的水通量等分离性能没有任何损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及膜
，具体涉及。
技术介绍
超滤和微滤等膜技术近年来在化工、环保、医药等领域得到了广泛应用。同时，超滤膜也是反渗透或纳滤等复合膜的支撑层。微滤、超滤、纳滤和反渗透都属于压力驱动的膜过程，在运行过程中，膜长期处于受压状态，膜会渐渐被压密，导致通量随运行时间的延长而下降，特别是作为反渗透或纳滤的支撑膜，所承受压力非常高，因此膜的抗压性非常重要。通常，膜的微孔结构分为指状孔和海绵状孔，指状孔的膜有较大的透水能力，而海绵状孔的抗压性较好，因此很多研究报道了通过改变膜的孔结构来提高其抗压性。申请号为200710072442.7的专利公布了在PVDF膜中添加铁盐，改变膜的断面结构来提高膜的抗压密性；周海平在硕士论文《密度梯度结构的聚砜超滤膜的制备研究》中通过调整制膜液组成获得了断面为海绵状结构，膜孔大小为密度梯度的聚砜膜，该膜的抗压性也非常良好；范为在硕士论文《聚醚砜超滤膜结构的影响因素与性能研究》中也通过优化制膜液组成获得了海绵状孔的聚醚砜膜，该膜的抗压密性有了明显提高。
技术实现思路
专利技术目的:为了制备一种抗压性能更好的微孔膜。本专利技术根据碳纳米管或碳纤维与石墨烯对高分子聚合物的力学性质有明显改善的作用，以及它们分别属于一维和二维纳米材料，混合后会形成独特的微观结构，对其改性后添加到高分子溶液中，通过相转化制备出高抗压性的微孔膜。具体采用如下方案:方案1::一种抗压性微孔膜制备方法，其特征在于，包含如下步骤，在微孔膜制膜溶液中加入聚合物和结构组合物，所述聚合物占整体溶液的10-25wt%， 所述结构组合物占聚合物重量比例的0.05-2wt%,包含A组分和B组分:A碳纳米管和/或碳纤维，B石墨烯，其中A组分和B组分的重量比为0-1，在40°C下搅拌48小时，静置4小时脱泡；制膜溶液通过流延法刮在制膜支撑体上，利用相转化法制备微孔膜，具体方法为:铸膜液在空气中暴露0.5-3min后浸入非溶剂水中，固化成膜。本专利技术进一步技术方案在于，所述碳纳米管优选多壁碳纳米管。本专利技术进一步技术方案在于，所述碳纤维优选石墨烯。本专利技术进一步技术方案在于，所述微孔膜制膜溶液的溶剂为如下溶剂的任意一种，N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、磷酸三乙酯、二甲基亚砜、 丙酮、四氢呋喃。本专利技术进一步技术方案在于，所述微孔膜制膜溶液中可包含如下作为添加剂的一 种或几种，氯化锂、聚乙烯吡咯烷酮，聚乙二醇、水、甲醇、乙醇、甲酸、乙酸、丙酮、四氢呋喃， 添加量以聚合物量为基准计为l-10wt%;本专利技术进一步技术方案在于，还包含将所制备膜浸泡在水中待用的步骤。方案2:一种抗压性微孔膜，其特征在于，包含碳纳米管或碳纤维与石墨烯构造的骨架。方案3:多壁碳纳米管在制备微孔膜中的用途。归纳表述如下:一种抗压性微孔膜制备方法，包括以下步骤:(1)将有机化改性的碳纳米管或碳纳米纤维与有机化改性的石墨烯混合，添加到各种 常规的微孔膜制膜溶液中，包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSf)、聚醚砜(PES)、聚丙烯腈 (PAN)以及醋酸纤维素(CA)等溶液中，其中碳纳米管或碳纤维与石墨烯的比例为0-1 ；(2)制膜溶液的组成为聚合物浓度范围为10-25wt%，纳米混合颗粒的添加量以聚合物 量为基准计为0.05-2wt% ；(3)制膜溶液的溶剂包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)，或者N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，或 者N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)，或者磷酸三乙酯(TEP)，或者二甲基亚砜(DMSO)，或者丙酮 (AC)，或者四氢呋喃(THF)等，能溶解上述高分子聚合物，并和水能互溶的有机物；(4)制膜溶液中可包含如下作为添加剂的一种或几种:氯化锂、聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)，聚乙二醇(PEG)、水、甲醇、乙醇、甲酸、乙酸、丙酮、四氢呋喃等，添加量以聚合物量为 基准计为l_10wt% ；(5)制膜溶液通过流延法刮在制膜支撑体上，利用相转化法制备微孔膜，具体方法为: 铸膜液在空气中暴露0.5-3min后浸入非溶剂水中，固化成膜；(6)所制备I吴浸泡在水中待用；(7)将所制备膜在0.4MPa下测定纯水通量，再在1.0MPa下压30min，然后再测定0.4MPa下纯水通量，比较膜的抗压性。基于此，本专利技术利用碳纳米管或碳纤维与石墨烯混合物添加到聚偏氟乙烯、聚砜、 聚醚砜等高分子溶液中，制备微孔膜，来提高膜的抗压性，获得一种新的制备抗压膜的方 法。本专利技术制备抗压膜的方法简单，仅需要在原制膜材料中添加一定量的碳纳米管/ 纤维与石墨烯的混合物即可实现抗压性的提高，同时膜的水通量等分离性能没有任何损 失。【具体实施方式】实施例1(1)将干燥的PVDF树脂(苏威6010)溶解于DMAc和丙酮的混合溶剂中，PVDF浓度为 15%，DMAc和丙酮的混合比为85:15，再在40°C下搅拌48小时，静置4小时脱泡；(2)将上述PVDF铸膜溶剂刮至在无纺布上，室温下挥发lmin，然后置于纯水浴中，浸泡 48小时，再置于新的纯水浴中浸泡待用；(3)测定所制备膜的抗压性，其性能如表I所示。实施例2(1)将干燥的PVDF树脂(苏威6010)溶解于DMAc和丙酮的混合溶剂中，PVDF浓度为 15%，DMAc和丙酮的混合比为85:15，再向其中添加有机改性的多壁碳纳米管(MWNT)，添加 量为PVDF的0.05%，再在40°C下强烈搅拌48小时，静置4小时脱泡；(2)将上述PVDF铸膜溶剂刮至在无纺布上，室温下挥发lmin，然后置于纯水浴中，浸泡 48小时，再置于新的纯水浴中浸泡待用；(3)测定所制备膜的抗压性，其性能如表I所示。实施例3(1)将干燥的PVDF树脂(苏威6010)溶解于含LiCl的TEP和乙醇的混合溶剂中，PVDF 浓度为15%，LiCl为PVDF的1%，TEP和乙醇的混合比为90:10，再分别向其中添加有机改 性的碳纳米纤维和石墨烯)，添加量分别为PVDF的0.5%和1.5%，再在40°C下强烈搅拌48 小时，静置4小时脱泡；(2)将上述PVDF铸膜溶剂刮至在无纺布上，室温下挥发lmin，然后置于纯水浴中，浸泡 48小时，再置于新的纯水浴中浸泡待用；(3)测定所制备膜的抗压性，其性能如表I所示。实施例4(1)将干燥的PSf树脂溶解于含PVP的DMSO中，其中PSf浓度为20%，PVP为PVDF量 的10%，再分别向其中添加有机改性的多壁碳纳米管(MWNT)和石墨烯，MWNT和石墨烯的添 加量分别为PSf的0.05wt%，再在40°C下强烈搅拌48小时，静置4小时脱泡；(2)将上述PSf铸膜溶剂刮至在无纺布上，室温下挥发lmin，然后置于纯水浴中，浸泡 48小时，再置于新的纯水浴中浸泡待用；(3)测定所制备膜的抗压性，其性能如表I所示。实施例5(1)将干燥的PES树脂溶解于含PEG的DMF中，其中PES浓度为25%，PEG为PVDF量的 10%，再分别向其中添加有机改性的多壁碳纳米管(MWNT)和石墨烯，MWNT和石墨烯的添加 量分别为PSf的lwt%，再在40°C下强烈搅拌48小时，静置4小时脱泡；(2)将上述PES铸膜溶剂刮至在无纺布上，室温下挥发lmin，然后置于纯水浴中，浸泡 48小时，再置于新的纯水浴中浸泡待用；(3)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗压性微孔膜制备方法，其特征在于，包含如下步骤,在微孔膜制膜溶液中加入聚合物和结构组合物，所述聚合物占整体溶液的10?25wt%，所述结构组合物占聚合物重量比例的0.05?2wt%，包含A组分和B组分：A碳纳米管和/或碳纤维，B石墨烯，其中A组分和B组分的重量比为0?1，在40℃下搅拌48小时，静置4小时脱泡；制膜溶液通过流延法刮在制膜支撑体上，利用相转化法制备微孔膜，具体方法为：铸膜液在空气中暴露0.5?3min后浸入非溶剂水中，固化成膜。

【技术特征摘要】
1.一种抗压性微孔膜制备方法，其特征在于，包含如下步骤，在微孔膜制膜溶液中加入聚合物和结构组合物，所述聚合物占整体溶液的10-25wt%， 所述结构组合物占聚合物重量比例的0.05-2wt%,包含A组分和B组分:A碳纳米管和/或 碳纤维，B石墨烯，其中A组分和B组分的重量比为0-1，在40°C下搅拌48小时，静置4小 时脱泡；制膜溶液通过流延法刮在制膜支撑体上，利用相转化法制备微孔膜，具体方法为:铸膜 液在空气中暴露0.5-3min后浸入非溶剂水中，固化成膜。2.如权利要求1所述的一种抗压性微孔膜制备方法，其特征在于，所述碳纳米管优选 多壁碳纳米管。3.如权利要求1所述的一种抗压性微孔膜制备方法，其特征在于，所述碳纤维优选石墨稀。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，柯庆青，
申请(专利权)人：济南泰易膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：