[发明专利]一种复合热致相分离法制备聚偏氟乙烯合金膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料制造技术领域，具体涉及一种通过复合热致相分离法来制备聚偏氟乙烯合金膜的方法。

背景技术

聚偏氟乙烯（PVDF）具有突出的耐溶剂性、耐酸碱性、耐紫外线及耐候性，是一种优异的膜材料。以此膜材料制备的聚偏氟乙烯膜在污水净化处理和生化制药行业得到了很好的应用。由于PVDF的疏水性，单纯的PVDF膜在应用时易被水中的有机物污染，且不易清洗。聚偏氟乙烯合金膜是将亲水性高分子化合物与PVDF共混制得的聚合物多孔膜，共混合金膜可以很好的改善PVDF膜的亲水性能。聚合物多孔膜的制备有多种方法，其中相转化法是最常见的方法之一，主要是通过控制聚合物溶液的液-液或固-液相分离相转化来制膜，根据相分离方式的不同，又可分为非溶剂致相分离法、热致相分离法等。

非溶剂致相分离法(NIPS)是将PVDF溶于溶剂中形成均相溶液，然后将聚合物溶液浸没在PVDF的非溶剂凝固浴中，此时聚合物溶液内的溶剂向非溶剂扩散，非溶剂向聚合物溶液内扩散，形成动力学双扩散过程，随着扩散的不断进行，体系发生相分离，经相转化形成不同形态和结构的PVDF多孔膜。

热致相分离法(TIPS)是20世纪80年代由Castro提出的一种由温度改变导致相分离来制备多孔膜（如微滤膜、超滤膜）的方法。使用高沸点、低分子量的单一或混合稀释剂在高温下与高聚物形成均相溶液，降温时均相溶液发生固-液或液-液相分离，而后萃取脱除稀释剂，从而得到多孔膜。TIPS采用的单一稀释剂多为非水溶性潜溶剂，不溶于水，所以成膜后还必须用别的萃取剂把它们萃取出来，工艺复杂，且对环境不友好。高温时能形成均相溶液，但是在降温过程中通常发生固液相分离，形成的膜一般为球状松散的结构，膜的强度不高，水通量也受到一定的影响。

复合热致相分离法(c-TIPS)是利用高温时高聚物形成均相溶液，降温时均相溶液同时发生热致相分离(TIPS)与非溶剂致相分离（NIPS)成膜的原理，即成膜过程中，水既是萃取剂又是冷却剂（以下简称萃冷剂)，制膜液的表层溶剂会与萃冷剂水发生交换而引发非溶剂致相分离，非溶剂致相分离主要发生在膜表面，对皮层结构有所影响；同时高温铸膜液与萃冷剂水发生热致交换，导致热致相分离，影响本体孔结构。由该法制得的膜由本体（支撑层)和皮层(过滤层）构成，所得到的膜强度高、通量大，外表面可以有皮层，也可以没有皮层。此法可以改善单纯由TIPS所制膜的性能，同时也可以根据改变凝胶液温度方便的控制膜的结构和性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、无污染、成本较低的复合热致相分离法制备聚偏氟乙烯合金膜的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种复合热致相分离法制备聚偏氟乙烯合金膜的方法，其特征在于步骤为：

1）将分子量30万～110万的聚偏氟乙烯、分子量5万～50万的亲水性高分子和己内酰胺混合均匀，其中，聚偏氟乙烯的重量百分含量为10～30%，亲水性高分子的重量百分含量为1.5～5%，己内酰胺的重量百分含量为65～85%；

2）将混合后的聚偏氟乙烯、亲水性高分子和己内酰胺在氮气保护下加热升温到溶解温度，并在该温度下保持1.5～3h；

3）待聚偏氟乙烯、亲水性高分子和己内酰胺完全溶解后，在溶解温度下搅拌0.5～1.5h，静置脱泡，得到铸膜液，将铸膜液在溶解温度下保存；

4）将上述铸膜液制作成膜，将刚刮好的膜迅速放到预定温度的水或者溶解了无机盐的水溶液中，以水作为萃冷剂，至膜与膜板自然分离，即得到聚偏氟乙烯合金膜。

作为优选，所述亲水性高分子为聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮（PVP)中的一种。

作为优选，所述步骤2)和步骤3)中的溶解温度110～180℃。

作为改进，所述步骤4）的水或者溶解了无机盐的水溶液的预定温度与制得的聚偏氟乙烯合金膜的皮层厚度有关，制备时，通过调控预定水或者溶解了无机盐的水溶液温度，来控制聚偏氟乙烯合金膜的皮层厚度。

作为优选，所述水或溶解了无机盐的水溶液的预定温度为-20～90℃。无机盐可以是氯化钠、硝酸钾或者硝酸钠，它的浓度是常规添加的。

优选，所述步骤4）的聚偏氟乙烯合金膜的厚度为20～300μm。

最后，所述聚偏氟乙烯合金膜的厚度为120～160μm，皮层厚度为5～80μm。