[发明专利]一种聚芳硫醚砜中空纤维和平板分离膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚芳硫醚砜中空纤维和平板分离膜及其制备方法，属于聚合物分离膜的制备领域。

背景技术

聚合物分离膜是当代高效分离、浓缩、提纯及净化设备中应用的一种材料，并已广泛应用于化工、环保、食品、生物、制药、电子、电力、冶金、轻纺、海水淡化领域，在当代能源、资源和解决环境污染问题中起着重要作用。聚芳硫醚砜是一种新型的膜材料，相对于常用的聚偏氟乙烯、聚砜、聚氯乙烯膜材料具有较高的耐热性、耐腐蚀性、耐溶剂性、耐酸碱性。中国专利201210332170.0，200410040366.8；刘佳,王孝军,杨杰,.聚芳硫醚砜(PASS)分离膜的磺化改性研究[J].塑料工业,2014,(5)；王玉玉,王孝军,潘凯,杨杰,曹兵,.新型聚芳硫醚砜耐溶剂纳滤膜的制备与性能研究[J].北京化工大学学报(自然科学版),2013,(6).；王孝军,黄恒梅,于清泉,杨杰,李光宪,.聚芳硫醚砜分离膜的制备-相图及微观结构[J].四川大学学报(工程科学版),2008,(5).。但是目前的聚芳硫醚砜分离膜都存在孔径小，通量小的问题，限制了进一步应用范围。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种聚芳硫醚砜中空纤维和平板分离膜及其制备方法，其特点是利用聚芳硫醚砜和聚偏氟乙烯的混合溶液在成膜过程中的分相行为，制备得到了孔径大、通量大、孔径分布窄的聚芳硫醚砜分离膜。

本发明的目的是采用以下技术措施实现，其中所述原料份数，除特殊说明外均为重量份数

聚芳硫醚砜中空纤维和平板分离膜由以下原料制成：

所述亲水性聚合物为磺化聚芳硫醚砜、磺化聚砜、磺化聚醚砜、纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸或聚丙烯酰胺中的任一种。

所述溶剂为二甲基亚砜、环丁砜、二苯砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、苯酚、六甲基磷酰三胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、环己酮、苯酚和四氯乙烷中的至少一种。

所述添加剂为硫酸钠、氯化钠、氯化镁、硫酸铵、氯化锌、硬脂酸钠、硬脂酸钙，二氧化硅、碳酸钙、碳黑、氧化铜、三氧化二铝、氧化镉、三氧化二铝、氧化铂、三氧化二铝、氧化钴、三氧化二铝、氧化钯、三氧化二铝、氧化镍、三氧化二铝催化剂，乙二醇甲醚，乙二醇乙醚，邻苯二甲酸二丁酯，甲基纤维素，二—(水杨醛)乙二胺和二氧化硅分子筛吸附剂中的至少一种。

聚芳硫醚砜中空纤维和平板分离膜的制备方法包括以下步骤：

(1)聚合物原液的制备

聚芳硫醚砜12～28份、聚偏氟乙烯1～8份、亲水性聚合物2～8份、添加剂2～8份和溶剂62～80份，加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中，于温度120～160℃搅拌溶解，离心过滤除去固体杂质，静置脱泡2～4h，制成聚合物原液；

(2)聚芳硫醚砜中空纤维和平板分离膜的制备

a、用平板刮膜机将上述聚合物原液均匀地刮在玻璃板上，待溶剂预蒸发10～60秒，再将初生膜浸入凝固浴中固化得到聚芳硫醚砜平板分离膜，玻璃板温度：20～60℃，湿度：50～90％，凝固浴温度20～60℃；

b、聚芳硫醚砜中空纤维分离膜的制备

通过湿法纺丝将上述聚物原液从环形喷丝头喷出，经过0～10cm的纺程，浸入凝固浴，拉伸卷绕成形，纺丝芯液为50％的乙醇溶液，凝固浴温度20～60℃，纺丝湿度为50％～90％，制得聚芳硫醚砜中空纤维分离膜；

(3)聚芳硫醚砜中空纤维和分离膜的后处理

将制备得到的聚芳硫醚砜中空纤维和平板分离膜分别进行水洗，除去其中的残余溶剂，水洗后聚芳硫醚砜中空纤维和平板分离膜在含30％丙三醇的水溶液中浸泡保孔，晾干后得到大通量的聚芳硫醚砜中空纤维和分离膜。

所述凝固浴为水，乙醇，或水与乙醇、乙醛、二甲基亚砜、环丁砜、二苯砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、苯酚、六甲基磷酰三胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、环己酮、苯酚或四氯乙烷中的任一种组成的溶液。

结构表征与性能测试

1.扫描电镜观察分离膜的形貌，包括分离膜膜的表面形貌图1，和截面形貌图2，表面形貌图放大倍数为2000倍，截面形貌图放大倍数为1000倍。

2.分离膜的通量测试，其测试方法见行业标准HJ/T271-2006附录C。