[发明专利]一种聚丙烯分离膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学领域，具体说是一种聚丙烯分离膜及其制备方法。尤指聚丙烯中空纤维分离膜及其制备方法。

背景技术

膜技术作为一种高效的分离技术，经过近几十年的迅速发展，已经在污水处理与回用、纯水生产、化工、能源、海水淡化、苦咸水淡化、市政供水、电子工业、制药和生物工程、食品、纺织等领域得到广泛应用。

在膜技术的应用中，膜材料则是膜技术发展和应用的基础和核心，膜材料的性能直接影响到分离膜的性能。聚丙烯（PP）是一种聚烯烃材料，产量大，价格便宜，并且具有良好的耐酸、碱和盐溶液性能以及化学稳定性，因此成为应用得最多的聚烯烃膜材料之一，其分离膜被广泛的应用于医疗、电子、食品、化工和市政用水等领域。

聚合物膜的制备方法及其工艺条件的控制是获得稳定膜结构和优异膜性能的关键技术。膜结构和膜材料及制膜工艺有关，聚烯烃分离膜主要制备方法有熔纺-拉伸（MSCS）法和热致相分离（TIPS）法。

MSCS法（简称为拉伸法）制备聚烯烃中空纤维微孔膜技术在上世纪70年代已经被公开了，其孔隙率为5～23%。至今MSCS法制备的聚烯烃分离膜主要是聚丙烯中空纤维膜，在国内外已经有了成熟的系列商品。现今广泛使用的聚丙烯中空纤维膜是MSCS法制备的，此方法虽然在内外皮层上容易致孔，但是存在孔隙率低，孔径分布宽，通量低等问题，难以满足大规模应用的要求。

20世纪80年代开始有报道TIPS法制备分离膜，目前已有用于制备聚丙烯、聚乙烯和聚偏氟乙烯等聚合物分离膜的研究成果。TIPS法制备聚丙烯分离膜时，容易产生致密的皮层，使得微孔膜渗透阻力相应较高，通量低，不利于膜的推广应用。为了调节稀释剂体系，通常报道的TIPS法制备聚丙烯分离膜过程中大量使用REACH法案中限制使用的具有生物毒性的邻苯二甲酸酯类，例如邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸二辛脂（DOP，又称邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯，DEHP），在分离膜制备过程中容易影响劳动环境，产生环境危害，同时遗留健康隐患，而且使得膜的应用范围被限制。

现有技术中采用TIPS和MSCS法结合，先用TIPS法制备出初生膜片，再经过拉伸设备，虽然可以破坏皮层结构，但是经过拉伸后难以保证孔径均匀，并且拉伸工艺复杂，对设备要求高。

中国专利CN1718627A公开了一种聚丙烯微孔膜及其制备方法，该方法采用聚丙烯为原料，DBP、DEHP、对苯二甲酸二辛脂（DOTP）和植物油等为稀释剂，制备的膜在水浴中冷却易产生致密皮层。

中国专利CN101862601公开了一种聚丙烯中空纤维微孔膜及其制备方法，该方法采用聚丙烯为原料，使用了DBP和具有强烈难闻气味的二苯醚（DPE）作为稀释剂，同时该方法中使用的聚乙二醇等大分子添加剂对膜孔径的分布影响很大，根据该方法制备的中空纤维微孔膜存在膜空隙分布不均，膜的拉伸强度差等问题。

中国专利CN1356410A公开的聚丙烯中空纤维微孔膜的制备方法是采用植物油，液体石蜡，二苯醚和机油中的一种作为单一稀释剂，不利于调节稀释剂与聚合物之间的相容性，而且所使用的聚合物含量达到40～55%，使得铸膜液容易发生液-固相分离，微孔膜当中存在大量球晶，产品的力学性能差。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种聚丙烯分离膜及其制备方法，使用不含邻苯二甲二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸二辛脂（DOP）的铸膜液，通过安全环保而且简便的工艺制得外表面具有大量微孔的聚丙烯中空纤维分离膜，缩短了工艺中的脱泡时间，并且膜具有高的水通量。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种聚丙烯分离膜，其特征在于：其组分按质量百分比计，包括：

聚丙烯树脂，10～35%，

稀释剂，65～90%，

添加剂，为聚丙烯树脂质量的0.1～1%。

在上述技术方案的基础上，所述稀释剂为两种以上的植物油的混合物，或所述稀释剂为单一植物油和邻苯二甲酸酯的混合物，或所述稀释剂为两种以上的植物油和邻苯二甲酸酯的混合物，

所述植物油包括但不限于：花生油、蓖麻油、大豆油；

所述邻苯二甲酸酯为邻苯二甲酸二环己酯或邻苯二甲酸二（2-丙基庚）酯；

当植物油与邻苯二甲酸酯共同组成混合物时，按质量百分比计，所选植物油的总量占稀释剂的10～90%；

当选用两种以上植物油时，按质量百分比计，所选各个植物油至少占稀释剂的10%。

在上述技术方案的基础上，所述添加剂为聚丙烯成核剂。