[发明专利]连续制备分离层为PDMS的复合膜的制膜装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于连续制备分离层为PDMS的复合膜的制膜装置及连续制备分离层为PDMS的复合膜的制膜的方法。该方法通过降低反应温度和加入反应抑制剂的方式极大地降低了涂覆前铸膜液交联速率，进而为铸膜液的涂覆提供了充足的时间。同时，通过涂覆后涂层立即进入高温环境的方式，在短时间内迅速挥发掉反应抑制剂，极大地提高了铸膜液的固化干燥速率。此外，本发明无需使用有机溶剂，降低了因有机溶剂的使用所造成的污染环境、危害操作人员健康等不利因素，同时大幅节约了生产成本，提高了经济效益。

技术领域

本发明属于属于膜制备技术领域，具体涉及一种连续制备分离层为PDMS的复合膜制膜装置及方法。

背景技术

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为分离层的复合膜广泛用于渗透汽化和气体分离等领域，特别是在生物基化学品生产和废水处理等方面表现出优异的分离性能。随着能源、环境可持续发展日益受到重视，以PDMS为分离层的复合膜的需求也大幅增加。然而，目前PDMS复合膜的生产工艺繁琐、效率低下，尚无法通过连续化方式进行生产。

中国专利CN 200910097955.2A披露了一种PDMS/PVDF复合膜的制备方法，该方法制备的复合膜具有优良的热稳定性和良好的渗透性能。但该方法存在下述两个突出问题。一是使用了大量的正己烷(≥64.6％)来溶解PDMS，导致制膜过程中产生大量有机废气，损害操作人员健康；同时，有机废气后处理进一步增加了生产成本。二是由于正己烷易燃、易爆的性质，该方法在铸膜液涂覆后需自然晾干以挥发掉正己烷，然后于真空下干燥1-10小时方可得到PDMS/PVDF膜；由于该复合膜的固化干燥时间远大于连续化生产设备所允许的时间，因此，该技术方案无法用于连续生产。

中国专利CN 201010543773.6A公开了一种环保型硅橡胶膜的制备方法，该方法无需使用有机溶剂，既提高了操作环境的空气质量，也降低了膜生产成本。但该方法存在的问题是铸膜液体系中水含量大(权利要求中未给定范围，实施例2中为88wt％)、聚合物含量低(权利要求中未给定范围，实施例2中为8.64wt％)，导致涂层固化干燥时间长(室温固化干燥1天)。因而，该技术方案也无法用于连续生产。

因此，以PDMS为分离层的复合膜的连续化制备已成为本领域内难以克服的技术难题。目前，亟需开发一种可以连续制备分离层为PDMS的复合膜的方法，以满足日益增长的市场需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种连续制备分离层为PDMS的复合膜制备方法。该方法通过降低温度和引入反应抑制剂的方式降低涂覆前铸膜液的交联速度，通过控制涂覆时铸膜液槽的温度维持铸膜液较低的交联速度，通过涂覆后立即升高涂层温度加快涂层固化干燥速度等方式提供了一种铸膜液涂覆时间充裕、固化干燥时间短的可连续制备分离层为PDMS的复合膜制备方法。

为此，本发明第一方面提供了一种用于连续制备分离层为PDMS的复合膜的制膜装置，其包括沿刮膜及收卷方向依次设置的基膜辊、刮膜辊、第Ⅰ收卷辊和第Ⅱ收卷辊，在刮膜辊的上方依次设置有铸膜液槽和刮刀，其中，铸膜液槽和刮刀的外壁均设置为储存冷媒的夹套结构。

在本发明的一些实施方式中，所述夹套的下端设置有冷媒的进口，上端设置有冷媒的出口。

在本发明的一些实施方式中，所述夹套内设置有使得冷媒单向流动的导流板。

根据本发明的一些实施方式，所述制膜装置还包括设置通过管道分别与铸膜液槽和刮刀的夹套相连接的恒温装置。

在本发明的一些实施例中，通过该恒温装置与铸膜液槽和刮刀的夹套以及夹套中的冷媒将铸膜液槽和刮刀的温度控制在0.1-25℃，优选0.1-5℃。

根据本发明的一些实施方式，所述制膜装置还包括设置在刮膜辊的下游靠近刮膜辊的干燥箱，并且，第Ⅰ收卷辊和第Ⅱ收卷辊均设置在干燥箱内。