[发明专利]一种聚偏氟乙烯共混膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物共混膜的制备领域，特别涉及一种聚偏氟乙烯混膜的制备方法。

背景技术

膜分离技术的过程简单，经济性好，往往没有相变，分离系数大，节能高效，无二次污染，可在常温下连续操作，可直接放大，可专一配膜，并且膜过程特别适用于热敏性物质的处理，在食品加工，医药，生化技术领域有其独特的适用性。近年来，随着人们对环境问题的日益关注，尤其是对于城市和工业污水处理提出了更高的要求，目前国内污水处理正由传统的生物处理法转向膜过程和生物处理相结合的方式即膜生物反应器法。该过程的关键技术为性能良好的分离膜，聚偏氟乙烯(PVDF)具有耐酸碱、耐溶剂、耐氧化、耐老化和耐候等特性，是一种优良的膜材料，在污水处理用膜当中占有绝对优势。目前国内组装污水处理膜装置的公司很多，但是生产污水处理用膜的厂家却很少，大部分膜靠进口，价格昂贵。并且膜生物反应器用膜每隔3-5年就要进行更换，因此开发出具有良好性能的聚偏氟乙烯膜具有良好的经济效益和社会意义。

传统的制膜方法大都采用沉淀凝胶相转化法，此法制得的膜孔径分布较宽且强度差，膜的耐压性不够，易断裂。热致相转化法为近年来兴起的新型制膜方法，通过该方法可以制得强度高、通量大的微孔膜。通常使用的稀释剂为邻苯二甲酸酯类、1，4-丁内酯、二苯甲酮、苄醇，碳酸二苯酯等，但使用上述溶剂所选择的制膜温度高，材料降解严重，制得的PVDF膜孔径结构不均匀，膜的力学强度不理想。并且纯的PVDF膜收缩率高，疏水性强，膜易污染。U.S.Pat.No.5022990通过加入无机粒子(如二氧化硅)，然后通过去除无机粒子来改善膜的通透性能，但膜的强度降低，并且去除无极粒子的过程既增加了成本又增加了环保负担；中国专利CN 101596418采用酚酞基聚芳醚砜与PVDF共混仍然是采用传统的沉淀凝胶相转化法制膜；中国专利CN 101362057A采用碳酸二苯酯为稀释剂制备了PVDF膜，操作温度160-220℃，操作温度高，聚合物易降解；中国专利CN 100389861C采用二苯甲酮为稀释剂，在低浓度时制得了海绵状结构的PVDF膜，且只是在玻璃试管中溶解，难于大规模生产；中国专利CN 101590374A通过添加无机粒子，采用稀释剂和部分良溶剂通过双螺杆法制备了纯的PVDF膜；中国专利CH101053778A通过添加聚氧化乙烯和无机粒子制备了PVDF膜，仍然不能解决膜的抗收缩和疏水性问题。以上的方法都限制了PVDF膜在污水处理中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚偏氟乙烯共混膜的制备方法。该聚偏氟乙烯共混膜有较高的强度，较强的亲水能力和抗收缩能力，且制备方法简单具有良好的应用前景。

一种聚偏氟乙烯共混膜的制备方法，包括：

(1)将18wt％-40wt％的聚偏氟乙烯、1wt％-8wt％的酚酞基聚醚砜、1wt％-5wt％的醋酸纤维素、30wt％-65wt％的稀释剂、10wt％-40wt％的溶剂，以及0-15wt％的无机添加剂或0-5wt％的有机添加剂混合后放入高温搅拌釜中，升温搅拌，形成聚合物溶液，静置脱泡；将上述聚合物溶液刮涂在支撑材料上形成平板膜或通过中空喷丝头纺制成中空纤维膜，浸入到冷却液中冷却固化成膜；

(2)将上述膜用醇或醚浸泡，萃取出稀释剂后，再用蒸馏水浸泡，萃取出添加剂，然后浸入醇类水溶液中浸泡，最后烘干，得到聚偏氟乙烯共混膜。

制得的聚偏氟乙烯共混膜的亲水能力和抗收缩能力较强，耐压强度大于5MPa，0.1MPa下纯水通量可以达到1237L/(m²·h)。

所述步骤(1)中的聚偏氟乙烯特性粘数为1.6-1.9dL/g，酚酞基聚醚砜分子量为50000-80000，醋酸纤维素的聚合度为400-1000。

所述步骤(1)中的稀释剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、γ-丁内酯、苄醇、二苯甲酮、碳酸二苯酯中的一种或几种。

所述步骤(1)中的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N甲基吡咯烷酮中的一种或几种。

所述步骤(1)中的无机添加剂为氯化锂、氯化铵、亚硝酸钠或微米碳酸钙。

所述步骤(1)中的有机添加剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇。

溶解温度可根据加入溶剂的种类进行调节，当采用二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺时，步骤(1)中的搅拌温度不超过140℃；当采用二甲基亚砜或N甲基吡咯烷酮时，步骤(1)中的搅拌温度不超过150℃。

所述步骤(1)中的冷却液为水、甲醇、乙醇、丙醇、1-丁醇、1-辛醇中的一种或几种，冷却液的温度为0-90℃。