[发明专利]一种填充型梯度孔分离膜的制备方法

说明书

本发明属于多孔材料分离膜技术领域，公开了一种填充型梯度孔分离膜的制备方法。制备过程包括填充液的制备、涂覆填充、成孔三个步骤。即以酚醛树脂预聚体、氯化锌、两亲共聚物的混合物为填充介质，以聚偏氟乙烯微滤膜为基膜制备填充型复合膜；酚醛树脂预聚体在氯化锌与共聚物的协同作用下，在基膜孔道内发生热聚，形成粒径从上到下逐步增大的紧密堆积的酚醛树脂纳米颗粒，然后采用硫酸处理去除共聚物及氯化锌，形成孔径梯度变化的孔道，制得填充型梯度孔膜。本发明的梯度孔膜，通量大，选择性高，具有良好的耐高温、耐腐蚀及耐有机溶剂的性能；所需原料价廉易得、制备过程简便，所得梯度孔膜在物质分离、提纯和净化等领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于多孔材料分离膜技术领域，具体涉及一种填充型酚醛树脂梯度孔分离膜的制备方法。

背景技术

梯度孔膜是最理想的膜材料之一，其孔径自膜表面至膜底面逐步变化。膜表面孔径较小且均匀分布，起分离作用；膜表面以下孔径逐渐增大，有利于降低传质阻力且起支撑作用。由于这些结构特点，梯度孔膜能够在保持高截留的前提下，获得高通量。梯度孔膜常利用高分子材料相转化的方式或者多层不同孔径的膜复合制备而成。相转化法常规需要选用特定分子量的聚合物、在特定制备条件下得到具有一定梯度结构的多孔膜材料。所得梯度孔膜受制备材料及制备方式的限制，孔道梯度变化范围有限，通量提升并不明显。而且，在耐压、耐高温、耐腐蚀及耐溶剂等方面上有很大的局限性。而将多层不同孔径的薄膜复合制备的梯度孔膜，孔道梯度的变化剧烈，易造成分离过程的浓差极化，而且由于不同层次材料物化性质上的差异，膜层结合力差，容易脱落，从而影响整个梯度孔膜的应用。

发明内容

本发明针对现有技术及材料本身存在的不足，提出了在大孔基膜中原位生成密堆积的粒径梯度变化的酚醛树脂纳米颗粒，以获得高通量、高稳定的梯度孔分离膜的方法。

本发明的技术方案为：

一种填充型酚醛树脂梯度孔分离膜的制备方法，其具体步骤是：

（1）填充液的制备过程

将酚醛树脂预聚体与共聚物A、氯化锌按照一定比例在溶剂B中混合，充分搅拌，得到一定浓度的填充液；

（2）复合过程

将一定量步骤（1）中得到的填充液涂覆在PVDF基膜表面并置于一定温度下，溶液自发在基膜表面铺展、向基膜孔中渗透并伴随着溶剂挥发，待溶剂完全挥发后，继续在该温度下加热固化一段时间，得到复合膜；

（3）成孔过程

将步骤（2）中得到的复合膜置于一定浓度的硫酸中，一定温度下加热处理一段时间；

其中：

步骤（1）中，共聚物A优选P123即EO₂₀-PO₇₀-EO₂₀、P104即EO₂₇-PO₆₁-EO₂₇、F127即EO₁₀₆-PO₇₀-EO₁₀₆、F108即EO₁₃₂-PO₅₀-EO₁₃₂等中的一种或几种；

步骤（1）中，酚醛树脂预聚体与共聚物A的质量比为1:0.5~1:2；

步骤（1）中，酚醛树脂预聚体与氯化锌的质量比为1:2~1:10；

步骤（1）中，溶剂B优选水、甲醇、乙醇、四氢呋喃、丙酮等中的一种；

步骤（1）中，填充液的质量浓度为10~40wt%；

步骤（2）中，填充液的用量为20~100μL/cm²；