[发明专利]聚合物共混超滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阴极电泳漆的分离与浓缩技术领域，特别涉及超滤膜的组成和制膜工艺。

背景技术

聚合物膜已广泛用于超滤过程。针对特殊的分离体系，聚合物膜需功能化，以具备特定的化学结构或物理形态结构。荷电化及共混法是其中的重要途径。

共混法通过组成聚合物之间的互补性和协同效应来改善膜材料的性质，通过组成聚合物间的相容性差异来调节膜结构、控制膜性能。归纳起来，共混法有几个作用：

(1)改变膜的结构：通过改变铸膜液的组成和制膜工艺条件，可以改变膜的组成聚合物分子链的形态和相分离状况，达到改变、调节膜结构的目的，从而调节膜的分离性能和渗透性能。

(2)改变膜的亲水性及耐污染性：选择不同性质的聚合物共混，可达到改变膜的亲水、亲油性之目的，从而获得一定强度，高透水通量及耐污染的膜。

(3)改善膜的机械性能：聚合物共混物具有微观亚微观的多相形态结构使它们呈现卓越的抗冲性能。

相转化法制备聚合物共混膜有许多苛刻的条件及困难。第一：要求共混聚合物之间必须具有一定的相溶性；第二：能够有合适的溶剂溶解聚合物共混物，所形成的聚合物共混物溶液具有相对稳定性、良好的成膜性；第三：有些聚合物共混物溶液成膜后，由于溶剂的蒸发、扩散，聚合物之间出现微相分离，成膜液中出现白色絮状物或完全变白，所得到的膜起皱甚至破裂，膜难以用于超滤过程。

基于上述原因，目前已发现并用于制备超滤膜的共混物体系非常有限。特别是一些高浓度、特殊成分溶液的超滤，如阴极电泳漆等，超滤膜必须具有良好的抗污染性。

Abcor公司采用聚偏氟乙烯(PVDF)与甲基丙烯酸二甲替氨基乙酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物的共混膜处理阴极电泳漆，透水速率达32GFD，且抗污染性较好。用甲基碘处理该共混膜以获得季铵型的阳离子基团，膜性能进一步得到改善(欧洲专利54354)。后又以聚乙烯亚胺处理磺化聚偏氟乙烯的复合膜处理阴极电泳漆，表现出良好的抗污染性和长期稳定性(美国专利4412922)。Tsukasa用聚砜与乙烯-乙烯醇共聚物制备的共混膜，显著地提高了聚砜膜的亲水性及纯水通量，耐污染性也明显增强，用阳离子涂料超滤500小时，其透水率只降低10％(日本专利60206404)。相对于单一聚合物超滤膜来讲，这些聚合物共混膜对分离体系的抗污染性有明显得提高。

特定化学结构的聚合物共混，制备出所需物理形态结构的膜，对特殊体系的分离存在巨大的潜力和优势。寻找和发现物理化学性能优异聚合物共混物，并采用简单、快速、经济、有效的方法制成具有所需分离性能的超滤膜一直受到人们的关注。

发明内容

本发明的目的是制备一种新型的聚合物共混超滤膜----氯甲基化聚砜(ClCH2PSF)与聚偏氟乙烯共混超滤膜，并利用氯甲基化聚砜可用各种胺类荷正电化的特点，制备所需形态结构、荷正电的共混膜，用于阴极电泳漆超滤，为寻求更好的抗污染膜开辟一条新的途径。

本发明提出一种聚合物共混超滤膜，其特征在于，是由溶于选定的溶剂中的氯甲基化聚砜与聚偏氟乙烯组成，其中，所说的氯甲基化聚砜的氯甲基含量约1.1～3.5摩尔/千克(毫克当量/克)；氯甲基化聚砜在共混物中的比例为10％～60％；氯甲基化聚砜与聚偏氟乙烯共混物的浓度为8～20％；所说的溶剂为二甲基亚砜。

本发明提出的又一种聚合物共混超滤膜，其特征在于，是由溶于选定的溶剂中的氯甲基化聚砜与聚偏氟乙烯以及添加剂组成，其中，所说的氯甲基化聚砜的氯甲基含量约1.1～3.5摩尔/千克(毫克当量/克)；氯甲基化聚砜在共混物中的比例为10％～60％；氯甲基化聚砜与聚偏氟乙烯共混物的浓度为8～20％；所说的溶剂为二甲基亚砜；所说的添加剂为聚乙二醇，其浓度小于20％。

本发明提出的一种制备聚合物共混超滤膜的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将氯甲基化聚砜与聚偏氟乙烯共混，溶于选定的溶剂中；

2)经过滤、静置脱泡；

3)以超滤水为凝固介质，用相转化法制备成氯甲基化聚砜与聚偏氟乙烯共混超滤膜。

上述方法中还可包括；

4)将所说的氯甲基化聚砜与聚偏氟乙烯共混膜在胺的水溶液中胺化，胺的浓度为0.3～0.6摩尔/升(N)水溶液，胺化时间为6～24小时，温度为5～35℃。

在所说的氯甲基化聚砜与聚偏氟乙烯共混物中还可加有添加剂，所说的添加剂为聚乙二醇，其浓度小于20％。