[发明专利]一种发泡聚苯乙烯过滤材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种过滤材料，尤其涉及一种发泡聚苯乙烯过滤材料及其制备方法和应用。

背景技术

过滤膜根据微孔孔径的大小分为微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)和反渗透膜(RO)四种形式，微滤膜一般指过滤孔径在0.1-1微米之间的过滤膜。微滤膜根据成膜材料分为无机膜和有机高分子膜，无机膜又分为陶瓷膜和金属膜，有机高分子膜又分为天然高分子膜和合成高分子膜；应用较广的应该属于有机高分子中空纤维膜，主要的微滤膜品种有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)等。

目前全球淡水资源日益枯竭，膜分离技术被认为是最有发展潜力的水处理方法，它已在海水淡化、污水处理、超纯水制备等水处理行业得到广泛应用。目前，商业膜所使用的材料主要是聚砜和醋酸纤维素等，其成本较高，并不适合作为块状分离材料的基体在尾矿废水处理中应用，故使用新的廉价材料来进行水处理是亟待解决的一个问题。

普通聚苯乙烯属于无定形高分子聚合物，聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环，大体积侧基苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质，如透明度高、刚度大、玻璃化温度高、性脆等。发泡聚苯乙烯(EPS)是聚苯乙烯(PS)的硬质蜂窝状泡沫物，有良好隔热性和震动吸收作用，高压缩强度，轻重量和抗湿性，其用途包括建筑物隔热和隔音，侧墙和内墙壁的覆盖，包装材料和一次性包装容器。

普通的发泡聚苯乙烯内部具有闭孔结构，原则上并不能作为过滤材料，但它具有无毒、廉价的优点，如果对其闭孔结构进行改造，形成通孔后则有望制成过滤材料。

发明内容

本发明提供一种发泡聚苯乙烯过滤材料的制备方法，解决了现有微滤材料成本高的问题。

一种发泡聚苯乙烯过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚苯乙烯、分散剂、发泡剂、致孔剂混合密炼，密炼后置于模具中发泡成型，获得发泡聚苯乙烯；

(2)将发泡聚苯乙烯置于水中浸泡，去除致孔剂，获得发泡聚苯乙烯过滤材料。

本发明在原料当中添加了致孔剂，该致孔剂在发泡过程中不会融化、分解，但又易溶于水，并且具有一定粒径大小，在浸泡过程中会溶于水，聚苯乙烯泡沫内部在致孔剂完全溶解后会形成通孔，因此可以作为过滤材料，因此价格低廉，所以过滤制造成本低。

以100重量份聚苯乙烯计，分散剂为1-10份、发泡剂为5-20份、致孔剂为5-20份。

密炼的目的是让各组分混合均匀，密炼温度一般选择为120℃～180℃。

发泡成型可以让泡沫内部形成孔隙，成型温度控制在90℃～220℃，压力为5MPa～10Mpa，保持时间一般为10s～60s。

所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、N，N-二亚硝基五亚甲基四胺中或两者的混合物。

所述分散剂为碳酸钙、二氧化硅或两者的混合物。

所述致孔剂可以是水溶性盐或水溶性聚合物，优选是氯化钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇中的至少一种，最优选为氯化钠，因其来源广泛，价格低廉。

所述致孔剂应当具有一定的粒径，优选在10μm～100μm。

浸泡的主要目的是为了让致孔剂溶解，因此时间越长，效果越佳，考虑生产成本的问题，所述浸泡的时间优选为5h-12h，浸泡温度为10℃～50℃。

本发明还提供所述制备方法制得的发泡聚苯乙烯过滤材料。

所述发泡聚苯乙烯过滤材料的最大孔径达到10～80μm。

所述发泡聚苯乙烯过滤材料的厚度为0.5mm-10mm。

本发明还提供所述的发泡聚苯乙烯过滤材料在海水淡化、处理污水中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过在原料中添加致孔剂，并在发泡完成后对泡沫进行浸泡，溶解致孔剂，使得泡沫内部形成通孔，可以作为微滤材料和纳滤材料的支撑层使用，因聚苯乙烯来源广，价格低，显著降低了微滤材料的制造成本。本发明聚苯乙烯泡沫对水溶液中的细菌或者微粒有较高的截留率，可以用于海水淡化、污水处理、制备超纯水等。

具体实施方式

实施例1

步骤一，称取聚苯乙烯500g、碳酸钙5g、偶氮二甲酰胺50g、氯化钠60g。在密炼机中以160℃温度搅拌1小时，配制成均匀分散的复合物；

步骤二，发泡并热压成型：将密炼机开炼得到的复合物置于模具中热压成型，热压温度为200℃，压力为5MPa，保压时间为60s。