[发明专利]一种聚丙烯/乙烯辛烯共聚物共混疏水微孔膜制备方法

说明书

本发明公开了一种聚丙烯/乙烯辛烯共聚物共混疏水微孔膜制备方法。本发明的疏水微孔膜的组分和含量为：聚丙烯20～40％，乙烯辛烯共聚物2～20％，稀释剂37～78％，添加剂0～3％；所述的百分数为重量百分数。该共混膜的制备采用的是热致相分离方法。本发明的共混膜在不改变聚丙烯优良化学性能和较高强度的条件下，改性效果显著：产品膜的机械性能有较大提升，具有更好的柔韧性、更高的断裂伸长率，使用寿命更长；乙烯辛烯共聚物的加入使膜孔径分布更窄、更均匀，透气性更高，孔径和孔隙率更易于控制，孔径0.02μm～5μm，孔隙率为30％～80％；产品膜的导热系数降低，应用于膜蒸馏过程，使膜两侧的温度差、蒸汽压差增大，减少了热量损失、提高了热效率。

技术领域

本发明属于高分子材料科学与膜分离技术领域，涉及一种高分子聚合物分离膜的制备方法，更具体地涉及一种聚丙烯/乙烯辛烯共聚物共混疏水微孔膜及其制备方法。

背景技术

疏水微孔膜可以作为膜接触器的传递介质应用于多种新型膜分离过程，包括膜蒸馏、膜萃取、膜吸收、膜汽提和膜吸附等。膜蒸馏(membrane distillation)是溶液中溶剂或溶质的蒸发过程，相比于其他膜分离技术，技术的优势在于可以低温常压下操作，有效利用廉价能源(如太阳能、工业废热、余热)在能源日益紧张的当今社会具有很大的竞争力。MD在浓缩高浓度的盐水溶液具有很大的优势，在反渗透过程中，只能浓缩到一定的浓度，而MD过程将其浓缩到过饱和溶液，另外，膜蒸馏过程在浓缩果汁和中药浓缩也都有不可比拟的优势。然而，MD技术大规模工业化应用的核心和难题是膜材料的选择和能源的利用率。

聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯(PP)是目前膜蒸馏常用的疏水膜材料，其中聚丙烯是一种有较高结晶度的非极性塑料，具有良好的化学稳定性、耐酸碱性、高疏水性以及强热稳定性，同时价格低廉，在国内外都有广泛的研究。但聚丙烯成膜机械性能不足，韧性差成膜易裂，使用寿命短。乙烯辛烯共聚物(poly(ethylene-co-l-octene)，POE)是采用金属茂催化剂使乙烯和辛烯实现原位聚合制得，其特点是：①辛烯的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点，使它既有优异的韧性又有良好的加工性；②没有不饱和双键，耐候性优于其它弹性体；③分子量分布窄与聚烯烃相容性好，具有较佳的流动性；④较强的剪切敏感性和熔体强度，可实现高挤出，提高产量。以上的特点使POE成为PP较为理想的抗冲击改性剂。

因此，为了改善聚丙烯微孔膜在MD过程中的性能，本发明选用了乙烯辛烯共聚物与之共混。本发明的共混膜具有较好韧性，体现在断裂伸长率有所提高；而且膜材料的刚性和强度没有出现明显下降，体现在拉伸强度改变不大；与PP均匀共混后成膜更加均匀，孔径分布窄，透气性好，提高了膜的分离性能。在膜的疏水性方面，制备的共混膜水接触角稳定在110°～130°，有效减少了膜污染，为MD提供了一种疏水性能优良的分离材料。所以，共混膜的使用寿命大幅增加，降低了MD过程的操作成本和运行成本。

由于PP在常温下不溶于任何溶剂，故本发明采用热致相分离法制备聚丙烯/乙烯辛烯共聚物共混膜。热致相分离法是指在高温下将聚合物溶于高沸点、低挥发性的溶剂中，形成均相溶液，然后降温冷却导致溶液相分离，再选用挥发性试剂将溶剂萃取出来，从而获得一定结构形状的高分子微孔膜。采用此种方法制得的微孔膜具有强度高、孔膜率高、孔径分布窄等优点，可应用于许多由于常温溶解度差而不能用通常的溶液法制膜的结晶性聚合物。

中国专利CN101164677A公开了热致相分离法制备高分子量聚乙烯多孔膜的方法，为单一组分膜材料，未涉及共混高分子制膜。中国专利CN1718627A公开了一种聚丙烯微孔膜及其制备方法，该专利为聚丙烯单组份膜材料并未涉及共混过程。中国专利CN101862601公开了一种聚丙烯中空纤维微孔膜及其制备方法，简单采用聚乙二醇为致孔剂，并未涉及共混高分子制膜增容问题。

发明内容