專利名稱：聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液及其制備方法。
技術(shù)背景由于膜分離技術(shù)節(jié)能、環(huán)保、操作筒單等特點，使得這行業(yè)得到迅速 發(fā)展，其應(yīng)用范圍已擴展到生物、醫(yī)藥、環(huán)保、能源、市政水處理、廢水 處理等領(lǐng)域。分離膜由于單位體積過濾面積大，設(shè)備制造費用低，并可以 實現(xiàn)交叉錯流過濾，使濾芯的使用壽命大大延長，但是目前已商品化的超濾膜產(chǎn)品一般采用聚砜(PS)、聚偏二氯乙烯(PVDF)、聚酪砜(PES)、聚 丙烯腈(PAN)等材料，由于性價比不高，無法得到普及的應(yīng)用。聚氯乙烯具有較高的物理性能，并且耐微生物侵蝕、耐酸堿、化學(xué)穩(wěn) 定性好，而且來源廣泛，品種齊全，價格低廉，因此受到研究單位的重視， 但是由于聚氯乙烯本身親水性不好，使聚氯乙烯親水性合金分離膜的滲透 能力不良，并且較容易被污染，而使過濾能力迅速下降。要想制造出性能 優(yōu)良的聚氯乙烯的液體分離膜，必須努力提高其成膜后的親水性能，可以 采取的方法有①共聚改性，即通過共聚的方法在氯乙烯鏈段引入其他具 有親水基團的化學(xué)物質(zhì)；②等離子表面改性，是用等離子體處理聚氯乙烯 粉末或聚氯乙烯膜，使聚氯乙烯粉末或聚乙烯膜表面生成含氯親水基團； ③表面接枝改性，表面接枝是濾膜化學(xué)改性的一種，通過Y射線、電子束 等高能輻射方法，使聚氯乙烯分子鏈產(chǎn)生自由基團，再通過接枝聚合反應(yīng) 在膜表面引入所需的親水基團，以上三種方法都能達到改善聚氯乙烯親水 性合金分離膜的親水性問題，但工業(yè)化生產(chǎn)困難，成本較高。聚氯乙烯親水性合金分離膜的第四種改性方法為共混改性，即在制膜液中加入與聚氯乙烯料有一定相容性，又具有親水基團的共混料。兩種物 質(zhì)的溶度參數(shù)差距越小，相容性越好，制膜液越穩(wěn)定，成膜的孔徑均勻， 缺陷較少。為此，所選定的共混料的親水性能越好，在制膜液中所占的比 例越高，膜的水通量越高，抗污染性越強。因此，選擇合適的共混料，并 采用合適的成型工藝，可以制造出機械性能好、水通量大、抗污染能力強 的優(yōu)質(zhì)低成本的聚氯乙烯親水性合金分離膜。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種聚氯乙烯親水性合圣分離膜的制膜液，通過 此制膜液制備出的聚氯乙烯親水性合金分離膜，具有親水性好、相容性好、 機械性能高、水通量大、抗污染能力強、使用壽命長、使用成本低的優(yōu)點。本發(fā)明的另一目的是提供上述制膜液的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液， 包括如下重量份組份聚氯乙烯 2-20 聚乙烯醇縮丁醛 0.2-20 順丁烯二酸酐 0.1-10溶劑 45-87 致孔劑 0.1-30上述聚氯乙烯的聚合度為700-2500。上述致孔劑為聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯砒咯烷酮、吐溫、正丁醇、 Li鹽、Ca鹽、銨鹽中的一種或多種混合而成。上述溶劑為二曱基乙酰胺、二曱基曱酰胺、丙酮、醇類、苯、曱苯、 氯仿中的一種或多種混合而成。還包括0.1-2. 0重量份的熱穩(wěn)定劑。上述熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鋇、有機錫、鉛化合物中的一種或多種混合而成。聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液的制備方法，通過如下方案實現(xiàn) 將2-20重量份的聚氯乙烯，0. 2-20重量份的聚乙烯醇縮丁醛、0.1-10重 量份的順丁二酸酐和45-87重量份的溶劑混合在一起充分?jǐn)嚢栊纬删鶆虻?混合物，加熱至40-10(TC使此混合物溶解，然后加入0. 1-30重量份的致孔 劑，繼續(xù)攪拌10-24小時后靜置5-15小時即形成本發(fā)明的聚氯乙烯親水性 合金分離膜的制膜液。上述混合物中還混合有0. 1-2重量份的熱穩(wěn)定劑。采用上述方案后，本發(fā)明采用三元共混，聚乙烯縮丁醛與聚氯乙烯的 溶解度數(shù)分別為36. 8、 39. 5 (J/cm3) 1/2,符合| 5 sp1-5 sp21 > 0. 5，理論上 為部分相容，而且聚乙烯醇縮丁醛分子存在部分親水性基團羥基，所以用 聚乙烯醇縮丁醛可提高超濾膜的親水性，相容性好，另在混合順丁烯二酸 酑接技改性，使三元共混料的濃度、黏度、聚合物的流變性、形態(tài)結(jié)構(gòu)、 機械性能得到很好提高，并且增加了酸肝官能度提高了共混料的增韌效果。 用本發(fā)明制膜液制成的聚氯乙烯親水性合金分離膜表面光滑度、抗污染能 力、拉伸性及韌性好，更重要的是污染清洗恢復(fù)能力;f艮好，延長了膜的清 洗周期和壽命，降低了使用成本。
具體實施方式
本發(fā)明中①由于聚氯乙烯的聚合度偏低時紡制出的分離膜強度會偏 低，而聚合度偏高時在溶劑中難以溶解，所以本發(fā)明中聚氯乙烯的聚合度 為700-2500,優(yōu)選范圍為1100-1900?？傮w樹脂在制膜液中的重量百分比 含量為10-20%，優(yōu)選為12-16%,總體樹脂濃度低于11WT。/。時，制膜液粘度 過高，并且， 一般情況下，液體中樹脂含量高，會使添加劑加入量相對減 少，膜孔隙降低，(總體樹脂含量指三元共混后總體含量)。②作為制膜液 所用溶劑，采用二甲基乙酰胺、二曱基曱酰胺、丙酮、苯、曱苯、氯仿等這樣的強極性溶劑中的一種或多種的混合溶劑。當(dāng)溶劑超過一種時，總的加入量不變，優(yōu)選二曱基乙酰胺，溶劑的總加入量為40-80WT%。③致孔劑 為可溶性高分子，應(yīng)可溶解于凝固液或后處理液，主要作用為分散、滲透、 乳化、增稠作用，同時應(yīng)有一定的親水性。選用致孔劑時，根據(jù)制備什么 樣的規(guī)格分離膜，選用合適的致孔劑。選用基本原則制備小孔徑的超濾 膜優(yōu)選小分子量的致孔劑，總加入量相應(yīng)比例少，如O. 1-5WT%;制備大孔 徑的微孔膜，優(yōu)選大分子量的致孔劑，總加入量相應(yīng)比例多，如10-20Wr/。； 當(dāng)高分子致孔劑超過一種時，總的加入量不變，其中任一種高分子致孔劑 所占比例則不受限定。④聚氯乙烯樹脂材料本身熱穩(wěn)定較差，加工溫度過 高時會產(chǎn)生熱降解現(xiàn)象的發(fā)生，加入一定含量熱穩(wěn)定劑可使制膜液穩(wěn)定。 可選用硬脂酸鋇、有機錫、鉛化合物，優(yōu)選有機錫。⑤本發(fā)明制膜液溫度 控制在40-8(TC，優(yōu)選50-70'C,溫度過低時制膜液粘度太大，不便制膜， 溫度過高時容易分解變質(zhì)。利用本發(fā)明制膜液制膜的方法為相轉(zhuǎn)化法，干-濕法制膜，制膜液經(jīng)過 制膜板擠出，經(jīng)過一段空氣隙后，垂直進入凝固液。制膜液空中行走距離 為5-50CM，制膜轉(zhuǎn)速20-60M/MIN。通過控制內(nèi)外凝固液的成分和溫度來控 制膜成形速度和膜的內(nèi)外皮層結(jié)構(gòu)，同時控制膜的孔徑。本發(fā)明中的內(nèi)外 凝固液根據(jù)制備何種分離膜和配方來選擇，通常是以水為主凝固液，含有 一定濃度的溶劑，以控制制膜液與凝固液接觸時聚氯乙烯樹脂的沉析固化 速度，以影響聚氯乙烯親水性合金分離膜皮層結(jié)構(gòu)。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明，本發(fā)明不僅限于此。實施例1:本發(fā)明聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液，包括如下重量份組份 聚氯乙烯 12 聚乙烯醇縮丁醛 2 順丁烯二酸酐 l有機錫 0. 5二甲基乙酰胺 75聚乙二醇 9.5本發(fā)明聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液的制備方法，通過如下方 案實現(xiàn)將12重量份的聚氯乙烯樹脂、2重量份的聚乙烯醇縮丁醛、1重 量份的順丁烯二酸酐、0. 5重量份的有機錫和75重量份的二曱基乙酰胺一 起倒入反應(yīng)釜中充分混合攪拌，基本溶解后，加入9. 5重量份的聚乙二醇， 在60。C恒溫下攪拌10小時后，進行真空脫泡，靜置12小時，便得到本發(fā) 明的制膜液。將本發(fā)明的制膜液采用干-濕制膜法通過中空插入式噴絲板擠出，接著 使其通過水凝固液中制成中空纖維超濾膜，由此得到的膜截留分子量為10 萬道爾頓，在壓力為O. 1MPA,水溫為25。C條件下，純水能量為1600L/M2h。實施例2:本發(fā)明聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液，包括如下重量份組份聚氯乙烯 5聚乙烯醇縮丁醛 10順丁烯二酸酐 2有機錫 1二甲基甲酰胺 79Li鹽 3本發(fā)明聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液的制備方法，通過如下方 案實現(xiàn)將5重量份的聚氯乙烯樹脂、10重量份的聚乙烯醇縮丁醛、2重 量份的順丁烯二酸酐、1重量份的有機錫和79重量份的二曱基曱酰胺一起 倒入反應(yīng)釜中，在80。C恒溫下攪拌，基本溶解后，再加入3重量份的Li鹽， 繼續(xù)在8(TC攪拌10小時后，進行真空脫泡，靜置12小時，便得到本發(fā)明 的制膜液。將本發(fā)明的制膜液采用干-濕制膜法通過制膜板擠出，接著通過凝固液中制成超濾膜，由此得到的膜的截留分子量為6000道爾頓，在壓力為 0. 1MPA,水溫為25。C條件下，純水通量為350L/ M2h。 實施例3:本發(fā)明聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液，包括如下重量份組份聚氯乙烯 10聚乙烯醇縮丁醛 2順丁烯二酸酐 2有機錫 0. 3二甲基乙酰胺 30.85二甲基曱酰胺 30.85聚乙二醇 24 本發(fā)明聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液的制備方法，通過如下方 案實現(xiàn)將10重量份的聚氯乙烯樹脂、2重量份的聚乙烯醇縮丁醛、2重 量份的順丁烯二酸肝、0. 3重量份的有機錫、30. 85重量份的二曱基曱酰胺、 30.85重量份的二曱基乙酰胺一起倒入反應(yīng)釜中，在50。C恒溫下攪拌，基 本溶解后，再加入24重量份的聚乙二醇，繼續(xù)在50。C攪拌10小時后，進 行真空脫泡，靜置12小時，便得到本發(fā)明的制膜液。將本發(fā)明的制膜液采用干-濕制膜法通過平板模頭調(diào)節(jié)厚度擠出，接著 通過凝固液中制成平板微孔膜，由此得到的膜的過濾孔徑0.2微米，在 0. 1MPA、水溫為25。C條件下，純水通量2100 L/ M2h。
權(quán)利要求
1、聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液，其特征在于包括如下重量份組份聚氯乙烯2-20聚乙烯醇縮丁醛 0.2-20順丁烯二酸酐0.1-10溶劑45-87致孔劑 0.1-30
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液，其特 征在于上述聚氯乙烯的聚合度為700-2500。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液，其特 征在于上述致孔劑為聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯砒咯烷酮、吐溫、正 丁醇、Li鹽、Ca鹽、銨鹽中的一種或多種混合而成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液，其特 征在于上述溶劑為二曱基乙酰胺、二甲基曱酰胺、丙酮、醇類、苯、曱 苯、氯仿中的一種或多種混合而成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液，其特 征在于還包括O. 1-2. 0重量份的熱穩(wěn)定劑。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液，其特 征在于上述熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鋇、有機錫、鉛化合物中的一種或多種混 合而成。
7、 聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液的制備方法，其特征在于通 過如下方案實現(xiàn)將2-20重量份的聚氯乙烯，0.2-20重量份的聚乙烯醇縮 丁醛、0. 1-10重量份的順丁二酸酐和45-87重量份的溶劑混合在一起充分 攪拌形成均勻的混合物，加熱至40-100。C使此混合物溶解，然后加入0. 1-30 重量份的致孔劑，繼續(xù)攪拌10-24小時后靜置5-15小時即形成本發(fā)明的聚 氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液的制備方法， 其特征在于上述混合物中還混合有0. 1-2重量份的熱穩(wěn)定劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚氯乙烯親水性合金分離膜的制膜液及其制備方法，其采用聚氯乙烯、聚乙烯縮丁醛、順丁烯二酸酐三元共混，加入致孔劑溶解致孔，用本發(fā)明的制膜液所制得的聚氯乙烯親水性合金分離膜，具有親水性好、相容性好、機械性能高、水通量大、抗污染能力強、使用壽命長、使用成本低的優(yōu)點。
文檔編號B01D71/30GK101229489SQ20071000971
公開日2008年7月30日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者吳特殊 申請人:吳特殊