[发明专利]具有贯通蜂窝孔结构的聚烯烃多孔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，尤其是一种具有贯通蜂窝孔结构的聚烯烃多孔膜及其制备方法。

背景技术

聚烯烃因其在化学品耐受性、耐热性和力学性能等方面的优异性能，已被广泛用于制备多孔膜材料，并且大量用于水处理、膜接触器、电池隔膜以及医用组织工程等领域。非溶剂致相技术和热致相分离技术是目前制备多孔膜的常用技术。与非溶剂致相技术相比，热致相分离技术具有孔结构容易调控、膜力学性能高、膜可干态保存等优点，尤其适用于室温下没有溶剂聚合物多孔膜的制备，目前已经采用此方法制备出聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯多孔膜。

热致相分离技术是1981年Castro发明的(US Patent，4247498, 1981)，该技术是将聚合物与特定的稀释剂在高温下形成均相溶液，当温度降低时，溶液发生固-液或液-液相分离，萃取脱除稀释剂后，稀释剂在体系中所占的空间就形成了微孔。目前聚烯烃的稀释剂主要有两类：一、与聚合物之间存在强相互作用的高沸点有机物，对于聚丙烯而言如液体石蜡、白油、豆油、邻苯二甲酸二辛酯；对于聚偏氟乙烯而言如邻苯二甲酸二丁酯。二、与聚合物之间存在相互作用一般的高沸点有机物，对于聚丙烯而言如二苯醚、邻苯二甲酸二己酯；对于聚偏氟乙烯而言如邻苯二甲酸二戊酯。

分离膜的理想结构为强度高、贯通的网状孔结构。采用上述与聚合物之间存在强相互作用的单一高沸点有机物为稀释剂，只能发生固-液分相得到厚皮层、结构松散、力学性能很差的球状粒子结构，难以满足工业应用的要求。而采用上述与聚合物之间存在相互作用一般的单一高沸点有机物为稀释剂，则发生液-液分相，由于进入不稳区之前在亚稳区停留时间较长，因此稀释剂富相的粗化时间变长而形成封闭的蜂窝孔结构，最终导致膜几乎没有通量。为了尽量缩短在亚稳区的停留时间，通常在与聚合物之间存在强相互作用的单一高沸点有机物中加入一定量与稀释剂在任何温度下都互溶、但与聚合物之间几乎无相互作用而不能热溶聚合物的高沸点有机物，形成二元混合稀释剂体系，使混合稀释剂的极性与聚合物之间的相互作用适中，缩短稀释剂富相的粗化时间而形成较为贯通的网状孔结构。混合稀释剂中最具典型的是用于制备聚丙烯多孔膜的“邻苯二甲酸二辛酯/邻苯二甲酸二丁酯”的混合稀释剂体系（Desalination 192 (2006) 168–181）以及制备聚偏氟乙烯多孔膜的“邻苯二甲酸二丁酯/邻苯二甲酸二辛酯”混合稀释剂体系（Journal of Membrane Science 319 (2008) 264–270）。由于在相分离后期仍会发生稀释剂富相的粗化而形成蜂窝孔，仍难以得到贯通的孔结构，贯通孔膜结构的制备条件非常苛刻。另外，由于二元混合稀释剂体系为高沸点的互溶体系，其后续分离需要精馏塔，分离成本非常高。

发明内容

本发明的目的是：提供一种具有贯通蜂窝孔结构的聚烯烃多孔膜及其制备方法，它具有贯通蜂窝孔结构的高强度、高通量，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：具有贯通蜂窝孔结构的聚烯烃多孔膜，按重量份数计算，包括聚烯烃5-40份，二元混合稀释剂59-94.9份及抗氧剂0.1-1份为制备材料。

所述的聚烯烃为聚丙烯的均聚物或共聚物，或聚偏氟乙烯的均聚物或共聚物。

所述的二元混合稀释剂与聚合物相互作用强的高沸点有机物及与聚合物相互作用弱的高沸点有机物；与聚合物相互作用强的高沸点有机物及与聚合物相互作用弱的高沸点有机物的质量比例为10:5-10:1.5；

聚烯烃为聚丙烯时，与聚合物相互作用强的高沸点有机物为环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯、对苯二甲酸二辛酯、乙二醇单甲醚硬脂酸酯、甘油三苯甲酸酯或单油酸甘油酯，其溶解度参数为1.5-2.6；与聚合物相互作用弱的高沸点有机物为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、癸二酸二丁酯、邻苯二甲酸二丁酯或聚乙二醇200-20000，其溶解度参数为5.8-7.9；

聚烯烃为聚偏氟乙烯时，与聚合物相互作用强的高沸点有机物为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、癸二酸二丁酯或邻苯二甲酸二丁酯，其溶解度参数为5.8-7.9；与聚合物相互作用弱的高沸点有机物为环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯、对苯二甲酸二辛酯、乙二醇单甲醚硬脂酸酯、甘油三苯甲酸酯或单油酸甘油酯，其溶解度参数为1.5-2.6。

所述的抗氧剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯。