[发明专利]用于膜的含氟聚合物胶乳涂料

说明书

本发明涉及聚合物微滤或超滤多孔膜，意在用于废水处理。更具体地说，本发明涉及至少一个表面涂覆有含氟聚合物基胶乳的过滤膜。

技术领域

本发明涉及聚合物过滤膜，特别是聚合物微滤或超滤膜，意在用于废水处理。更具体地说，本发明涉及至少一个表面涂覆有含氟聚合物基胶乳的过滤膜。

背景技术

微滤(MF)和超滤(UF)膜常常用于净化废水，特别是用于生产饮用水的水，或在污水排放到环境之前的处理。

通常形成为厚度基本均匀的薄片材的多孔膜具有海绵状的内部结构，其包含数百万个相互连通的通道，这些通道在狭窄范围内具有基本均匀的宽度。通常将膜孔径控制为在非常小的范围内相对均匀。在微滤膜的情况下，孔径范围通常落入0.2微米至约10微米的大致范围内。超滤膜的孔径范围在0.002μm至0.2μm变化。

多孔膜可以进行改性(膜形成后)以改善特定性能。US 6,734,386描述了通过在膜表面上使丙烯酸类单体聚合对PVDF膜进行后处理。后处理反应是复杂的，并且为制造工艺增加了昂贵步骤。

从微孔水过滤膜到致密薄膜气体分离膜的许多类型的膜都使用外部涂层。在气体分离和脱盐膜中，已知使用涂料(例如，硅酮)能补救浇铸膜中的密封缺陷。使缺陷密封改进了分离。在多孔微滤和超滤中，已经使用涂料用于多种益处，所述益处包括改变亲水性/疏水性、添加抗污层和减小孔径以增加排斥性。最后一点的示例包括文献US 2010000937中描述的膜，其中，通过用包含氟树脂聚合物和纤维素酯的聚合物溶液进行表面涂覆使微孔TIPS(热致相分离)膜转化为超滤膜。

许多涂层是通过反应接枝工艺施加的。其化学键合至膜结构。通常，将反应性单体进行聚合以产生涂层。这些反应性涂层需要某种类型的固化过程，例如热、UV或高能辐射(例如等离子体处理)。在这些情况下，一旦涂层在单独洗涤步骤中固化，就必须去除所有痕量的起始单体。诸如此类的后处理大大增加了膜制造成本，这不利于价格敏感的市场(如水过滤)。许多这些涂层的另一个缺点是，其不能承受水处理系统中经常使用的激烈清洁和氯处理。其可能具有良好的初始性能，但是随着涂层降解，性能优势也会降低。

仍然需要提供另外的过滤膜，其通过更简单的方法进行改性以改善特定性能，而没有上面所列缺点。

通过使用含氟聚合物胶乳或含氟聚合物-丙烯酸类胶乳(通常称为“丙烯酸类改性含氟聚合物”或AMF胶乳)来部分或全部涂覆膜表面可实现该目的。

发明概述

本发明的第一方面是提供一种经涂覆多孔过滤膜，其中，膜的至少一个表面涂覆有含氟聚合物基乳液。

根据一个实施方式，含氟聚合物基乳液含有至少一种聚偏二氟乙烯(PVDF)聚合物或共聚物。

根据另一实施方式，含氟聚合物基乳液是含氟聚合物-丙烯酸类胶乳。

本发明的另一目的在于一种用于制造所述经涂覆膜的方法，所述方法包括以下步骤：

i.提供多孔过滤膜；

ii.提供含氟聚合物基乳液；

iii.使所述膜在所述乳液中浸泡一段足以使膜变湿润的时间，然后对湿的膜进行空气干燥；以及

iv.对膜进行加热干燥以去除残余的水。

本发明还涵盖由此制备的经涂覆过滤多孔膜的用途，用于水净化、生物流体净化、废水处理、渗透蒸馏和工艺流体过滤。

本发明可以克服现有技术的缺点。更具体地，其提供了通过含氟聚合物基胶乳涂料改性的多孔过滤膜，所述涂料对环境友好并且不需要高能量固化步骤。通过在环境温度下空气干燥可以形成许多涂层。易于施涂还允许多个涂覆步骤或使用多种涂覆类型来优化表面处理。可以在胶乳乳液中制造多种聚合物化学物质。这为最终涂层提供了一系列可能的功能，因此提供了经涂覆膜的多种应用。