[发明专利]一种高分子量聚乙烯微孔膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理用高分子量聚乙烯微孔膜，属于膜材料领域。

背景技术

膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩等过程。膜分离与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。聚合物膜分离技术以高效、低能耗等优点已广泛用于工农业及生活污水处理、水资源再生等领域。膜分离技术的核心部件是组件中的微孔分离膜。通过选择不同的聚合物材料，选择合适的制备方法来控制聚合物膜的微孔结构及分布，以改善其膜分离能力，是膜分离技术研究的核心内容。常用制备聚合物微孔膜的方法主要有熔融拉伸法、热致相分离法、添加成核剂法等。其中热致相分离法（TIPS）是一种广泛应用的微孔膜制备方法。采用热致相分离法制备微孔膜的聚合物基材主要有聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯等。超高分子量聚乙烯具有优异的生物相容性、力学性能、耐摩擦性能、抗冲击性能和化学稳定性，由其制备的超高分子量聚乙烯微孔膜强度大，不易发生降解，因此在工农业污水处理中得到了广泛应用。由于超高分子量聚乙烯密度高，在熔融时几乎没有流动性，熔融加工困难。采用TIPS法可以制备满足需要的聚乙烯微孔膜。但是在分子量很高的情况下，单独用TIPS法对控制微孔膜的微观结构难度加大。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点而提供一种高分子量聚乙烯微孔膜的制备方法，可以有效地控制高分子量聚乙烯微孔膜的微观结构。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高分子量聚乙烯微孔膜的制备方法，包括以下步骤：

通过螺杆挤出工艺或模压工艺得到薄膜，其中，所述工艺包括在一定温度下使包含超高分子量聚乙烯与稀释剂的组合物的各组分熔融混合；

除去稀释剂，并进行洗涤和干燥；

再经过热处理和拉伸定型，得到高分子量聚乙烯微孔膜。

根据本发明，所述聚乙烯的分子量在150万-600万之间。优选地，所述聚乙烯为乙烯与α-烯烃共聚而成的超高分子量聚乙烯。优选地，所述α-烯烃为丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯，1-壬烯、1-癸烯等，优选1-丁烯、1-己烯或1-辛烯。优选地，所述共聚物中α-烯烃的重量百分含量为0-10%。优选地，本发明中所使用的超高分子量共聚聚乙烯采用如文献Macromol.Symp.(2006,236:111–116)和J.Organomet.Chem.(2006,691:2945–2952)中所述的工艺制备得到，其中以活性聚合催化剂为主催化剂，烷基铝或甲基铝氧烷为助催化剂，己烷或庚烷为溶剂，1-丁烯、1-己烯和/或1-辛烯等为共聚单体，采用淤浆聚合工艺制备。

根据本发明，所述稀释剂为烃类溶剂的一种或几种的混合物，所述烃类溶剂包括戊烷、己烷、庚烷、癸烷、液体石蜡和/或固体石蜡等。

根据本发明，所述稀释剂选自邻苯二甲酸酯类的一种或几种的混合物，所述邻苯二甲酸酯类包括邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二己酯和/或邻苯二甲酸二辛酯等。

根据本发明，所述聚乙烯在组合物中的含量为5-50%（重量），优选10-30%（重量）。

根据本发明，所述螺杆挤出工艺采用以下步骤：通过单螺杆挤出机将包含超高分子量聚乙烯和稀释剂的组合物的各组分熔融混合，通过T型模口挤出流延生成薄膜片材，单螺杆转速为100-450rpm，挤出加工温度范围为160-220℃。

根据本发明，所述螺杆挤出工艺采用以下步骤：通过双螺杆挤出机将包含超高分子量聚乙烯和稀释剂的组合物的各组分熔融混合，通过T型模口挤出流延生成薄膜片材，双螺杆转速为100-430rpm，挤出加工温度范围为160-220℃。

根据本发明，所述模压工艺采用以下步骤：通过不锈钢反应釜将包含超高分子量聚乙烯和稀释剂的组合物的各组分熔融混合，在170-220℃下熔融混合均匀，将熔融混合物在普通压膜机上压制成薄膜。

根据本发明，所述模压工艺采用以下步骤：通过哈克转矩流变仪将包含超高分子量聚乙烯和稀释剂的组合物的各组分在170-220℃下熔融密炼混合均匀，然后熔融混合物在普通压膜机上压制成薄膜。

根据本发明，除去稀释剂是使用溶剂通过萃取方法实现。根据本发明，所述萃取用溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、异丙醇、戊烷、己烷中的一种或几种的混合物。