[发明专利]一种带有增强材料的高强度分离膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种带有增强材料的高强度分离膜及其制备方法，属于分离膜制备技术领域，所述制备方法为按预定质量百分比，将聚合物、添加剂与溶剂混匀得到制膜液，将异氰酸酯与气体吸收剂混匀得到增强材料，将制膜液与增强材料采用共挤出法挤出，使增强材料包覆在制膜液内，本发明有益效果为采用共挤出法制备分离膜，支撑层材料和分离层的制膜液可以分开单独配制，二者之间不会发生影响，制膜液组成的调节范围宽泛，可以在内层的支撑层制膜液中加入增强性添加剂而不影响分离膜的分离性能，同时得到高强度、高通量的分离膜。

技术领域

本发明涉及一种带有增强材料的高强度分离膜及其制备方法，属于分离膜制备技术领域。

背景技术

与传统的分离技术相比膜分离技术具有分离效率高、节能环保等优点，是解决当前能源危机和环境污染的高新技术。在膜分离技术应用中，微孔滤膜是产业化最早、应用面最广，同时也是消耗量最大的一个膜品种。由于微孔滤膜过滤技术具有使用方法简单、快速、高效节能等优点，因而倍受关注和采纳，现已被广泛应用到食品饮料、医药、化工、电子、能源及环保等领域。几十年来，微孔滤膜在其应用过程中，已逐步取代或提升传统的过滤工艺，例如：熟啤酒澄清的过滤中代替传统的纸板精滤机，进而提高熟啤酒的清亮度；在空气除菌的过滤中取代传统的棉布、活性炭填充塔，确保除菌效果。作为一项独特的分离技术，已经成为现代工业，尤其是高精尖端技术产业，例如：电子、生物制药、科学研究及质量检测等领域中保证产品质量的不可缺少的重要手段之一。由于其优越的特性及广泛的应用范围，因此，在世界膜市场的总体构成中，微孔滤膜产品占有最大的份额。

目前，分离膜主要制膜方法多采用非溶剂致相分离法，成膜受该制膜方法限制，得到的膜带有致密的皮层和多空的支撑层结构，在非溶剂致相分离制得的分离膜中，无增强材料的中空纤维膜在强度上受到一定限制，给其应用领域拓展带来不利影响。

为提高微孔膜的强度，研究人员尝试将分离膜涂覆在支撑管外侧，通过对涂层方式的优化制备出具有优良性能的分离膜。由于分离膜涂覆在支撑管上，支撑管提供较大的拉伸强度，其拉伸强度可以从10MPa提高到200～300MPa以上。用此种方法可以大幅度提高微孔膜的纵向拉伸强度，但是，由于分离膜与支撑管之间结合不牢固，所以在反冲洗或曝气过程中会发生分离膜与支撑管之间剥离的现象，在另一方面严重制约分离膜的使用寿命。

发明内容

本发明通过利用聚氨酯遇水发生交联的性质，使增强材料与分离膜材料同时成型，两者之间在分子尺度上互相渗透，减少两者之间剥离的风险，以解决上述问题。

本发明提供了一种带有增强材料的高强度分离膜的制备方法，所述制备分离膜的原料包括制膜液、增强材料，所述制膜液与增强材料的重量比为4.5～6.5：1；

所述制膜液，按质量百分比，由下述组分组成：

聚合物 8～25％

添加剂 0.5～35％

溶剂 40～85％；

所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚砜、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙烯醇缩丁醛或纤维素衍生物；

所述增强材料，按质量百分比，由下述组分组成：

异氰酸酯 90～99.5％

气体吸收剂 0.5～10％。

本发明所述添加剂优选为乙二醇、丙二醇、丙三醇、三甘醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯酯、丙烯碳酸酯、γ-丁内酯、二丙酮醇、乙二醇单甲醚醋酸酯、乙二醇单乙醚醋酸酯、二乙二醇单乙醚醋酸酯、二乙二醇单丁醚醋酸酯、丙二醇单乙醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、氯化锂、硝酸锂和硝酸钙中的至少一种。