[发明专利]一种改进的聚丙烯平板分离膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料科学领域，涉及一种高分子分离膜的制备方法，更具体地涉及一种分离膜制备过程中铸膜液的双凝固浴的凝固方法。

背景技术

高分子分离膜是将两种均相物质分离开的一个高分子界面。随着膜科学技术的发展，高分子分离膜已广泛应用于水处理、化工、电子、钢铁、医疗、食品等多个行业。聚丙烯作为一种聚烯烃材料，是以丙烯单体为主聚合而成的一种高度结晶热塑性树脂，具有透明度高、无毒、比重轻、易加工、抗冲击强度高、耐化学腐蚀、抗挠曲性、电绝缘性好等优良性能。由于其性能优良、产量大，价格低，作为制备微孔膜的膜材料具有很大优势。

本技术领域制备聚丙烯微孔膜的方法主要有熔融拉伸法和热致相分离法(TIPS)。熔融拉伸法制备的聚丙烯微孔膜其缺点是膜的强度差，膜孔径分布宽，膜过滤精度差。而采用热致相分离法制备微孔膜可通过选择合适的稀释剂、调整制膜过程和成膜条件来制得孔径可控的微孔膜。热致相分离法是指将聚合物与高沸点、低挥发性的、低分子量的溶剂在高温时(一般高于聚合物的熔点)，形成均相溶液，然后降温冷却使溶液发生相分离，再将溶剂萃取脱除，溶剂占据的体积成为微孔，就成为聚合物微孔膜。

本技术领域采用TIPS法制备聚丙烯微孔膜的技术方法有许多种。中国专利CN101862601A公开了一种聚丙烯中空纤维微孔膜及其制备方法，采用邻苯二甲酸二丁酯、脂肪胺、硬脂酸钙、异丙胺醇、甲基苯丙酯、植物油或二苯醚中的一种或几种组合作为稀释剂，采用聚乙二醇、甲基苯酚、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、异山梨糖醇或双硫醚中的一种或几种组合作为添加剂，制得铸膜液，再与内凝胶介质一起通过喷丝头注入外凝胶介质中固化成膜。

中国专利CN1356410A公开了一种热致相分离法制备聚丙烯微孔膜的方法，采用植物油、液体石蜡、二苯醚、机油作为稀释剂，己二酸、苯甲酸作为助剂，制得均相溶液，通过喷丝头纺制成聚丙烯中空纤维丝，进入水中凝固，再经过萃取，制得聚丙烯平板分离膜。

中国专利CN1718627A公开了一种聚丙烯微孔膜及其制备方法，将聚丙烯及含有植物油的稀释剂按照一定重量配比，加热搅拌，自然冷却固化制得混合样，再取混合样切薄片，放入平底容器中，加热熔融后置于水浴中冷却，加入萃取剂萃取，放入真空烘箱中干燥蒸发，制得聚丙烯微孔膜。

中国专利CN 1597073A公开了一种热致相分离制备聚丙烯平板微孔膜的方法，将一定比例的聚丙烯颗粒、稀释剂和助剂加热，搅拌制得铸膜液后倒至刮板上，于刮膜室内用刮刀刮取一定厚度的薄膜，将带有薄膜的刮板放入自来水中萃冷，然后用萃取剂萃取制成聚丙烯平板微孔膜。

采用TIPS法制备聚丙烯微孔膜，其制膜过程、成膜条件等对微孔结构形态有显著影响。在聚丙烯中空纤维分离膜的纺丝以及平板膜的刮膜过程中，铸膜液的冷却通过凝固浴实现，凝固浴起到了使铸膜液降温并实现相分离将膜固化成型的功能，是膜发生相分离的外部体系。现有TIPS法制膜采用环状喷丝头纺制聚丙烯平板分离膜或采用刮膜制备聚丙烯平板微孔膜，使用最多的是以氮气或者水作为外表面的冷却凝固介质，水的温度变化范围宽，而且安全无毒，成本低，传热快，固化迅速。但是对于大多数TIPS制膜体系，水传热快，如果只采用一级凝固浴，并且凝固浴的组分为水或氮气时极易得到致密或者孔径不均匀的皮层，而使得平板膜渗透阻力较高，造成膜的透过能力较低。

发明内容

本发明所解决的技术问题：本发明提供了一种改进的聚丙烯平板分离膜的制备方法，通过选择两级或多级凝固浴，并对各级凝固浴的组分、温度和停留时间进行控制，以解决现有技术中采用TIPS制备聚丙烯平板膜时，膜表面皮层致密、膜孔隙分布不均的问题。

本发明所采取的技术方案：

本发明提供的一种改进的聚丙烯平板分离膜的制备方法包含以下步骤：

(1)在带有搅拌装置的釜中加入聚丙烯和稀释剂，其中聚丙烯的质量分数为25～40％，聚丙烯的熔融指数为2.7～8g/10min，稀释剂的质量分数为60～75％，加热至175～200℃，在通氮气条件下搅拌0.5～3小时，经加热搅拌制得铸膜液，停止搅拌后恒温静置脱泡0.5～2小时；

(2)将步骤(1)中经恒温脱泡的铸膜液经过滤器过滤后，经狭缝式模头挤出，狭缝间隙距离2～10mm，，模头温度为140～175℃，优选145～165℃，挤出的平板膜浸入凝固浴中冷却，凝固浴的控制方式采用一级或多级凝固浴，冷却后得到聚丙烯平板分离膜。

(3)平板膜经卷绕机收卷，然后放入一种或多种萃取剂中萃取，萃取时间3～48h；