專利名稱：聚氯乙烯中空過濾膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚氯乙烯中空過濾膜，尤其是經(jīng)過改性的聚氯乙烯中空過濾膜，具有良好的滲透性能和抗污染性能。
背景技術(shù)：
由于膜分離技術(shù)節(jié)能、環(huán)保、操作簡單等特點，使得這一行業(yè)得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍已擴展到生物、醫(yī)藥、環(huán)保、能源、市政水處理、廢水處理等領(lǐng)域。中空過濾膜由于單位體積過濾面積大，設(shè)備制造費用低，并可以實現(xiàn)交叉流過濾，使濾芯的使用壽命大大延長。但是目前已商品化的中空過濾膜產(chǎn)品一般采用聚砜(PS)，聚偏氟乙烯(PVDF)，聚醚砜(PES)，聚丙烯晴(PAN)等材料，由于性能與價格比不高，無法得到更普及的應(yīng)用。
聚氯乙烯具有較高的物理性能，并且耐微生物侵蝕、耐酸堿、化學(xué)穩(wěn)定性好，而且來源廣泛，品種齊全，價格低廉，因此日益受到研究單位的重視。但由于聚氯乙烯材料本身親水性不好，使聚氯乙烯過濾膜的滲透能力不良，并且較容易被污染，而使過濾能力迅速下降。
要想制造出性能優(yōu)良的聚氯乙烯的液體分離膜，必須努力提高其成膜后的親水性能，可以采取的辦法有①共聚改性，即通過共聚的方法在氯乙烯鏈段引入其他具有親水基團的化學(xué)物質(zhì)；②等離子表面改性，是用等離子體處理聚氯乙烯粉末或聚氯乙烯膜，使聚氯乙烯粉末或聚氯乙烯膜表面生成含氯親水基團；③表面接枝改性，表面接枝是濾膜化學(xué)改性的一種，通過Y射線、電子束等高能輻射方法，使聚氯乙烯分子鏈產(chǎn)生自由基團，再通過接枝聚合反應(yīng)在膜表面引入所需的親水基團。以上三種方法都能達到改善聚氯乙烯過濾膜的親水性問題，但工業(yè)化生產(chǎn)困難，成本較高。
聚氯乙烯過濾膜的第四種改性方法為共混改性，即在制膜漿液中加入與聚氯乙烯料有一定相容性，又具有親水基團的共混料。兩種物質(zhì)的溶度參數(shù)(表示高分子物質(zhì)的被溶解性能)差距越小，相容性越好，制膜液越穩(wěn)定，成膜的孔徑越均勻，缺陷較少。此外，所選定的共混料的親水性越好，在制膜漿液中所占的比例越高，膜的水通量越高，抗污染性越強。因此，選擇合適的共混料，并采用合適的成型工藝，可以制造出機械性能好、水通量大、抗污染能力強的優(yōu)質(zhì)低成本的聚氯乙烯中空濾膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有良好的滲透能力和顯著的抗污染性能的聚氯乙烯中空過濾膜。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制備聚氯乙烯中空過濾膜的方法。
本發(fā)明的聚氯乙烯中空過濾膜主要包括如下組分30重量％至95重量％的聚氯乙烯；和5重量％至70重量％的氯乙烯-醋酸乙烯-馬來酸酐三元共聚物，其中所述的聚氯乙烯的聚合度為700-2500，所述的三元共聚物中以共聚物總重量計，醋酸乙烯占10-19重量％，馬來酸酐占18-40重量％，并且該三元共聚物的絕對粘度為1.2-1.9mPa.s。
本發(fā)明還提供一種制備聚氯乙烯中空過濾膜的方法，該方法包括配制具有如下組成的噴膜漿液(以漿液的總重量計)聚氯乙烯 5.6％至14.1％氯乙烯-醋酸乙烯- 0.4％至13.0％
馬來酸酐三元共聚物熱穩(wěn)定劑0.1％至0.7％溶劑61.5％至85.1％制孔劑 1.1％至10.4％其中的聚氯乙烯的聚合度為700-2500，所述的三元共聚物中以共聚物總重量計，醋酸乙烯占10-19重量％，馬來酸酐占18-40重量％，并且該三元共聚物的絕對粘度為1.2-1.9mPa.s將上述聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯-馬來酸酐三元共聚物、穩(wěn)定劑和溶劑按上述比例范圍混合，在40℃至90℃溶解，然后加入制孔劑，繼續(xù)攪拌溶解10-24小時后靜置10-15小時即形成噴膜漿液，然后經(jīng)公知方法噴膜并使膜凝固，由此制成本發(fā)明的聚氯乙烯中空過濾膜。
具體實施例方式
本發(fā)明的聚氯乙烯中空過濾膜中聚氯乙烯的含量為30重量％至95％，優(yōu)選60重量％至80重量％，氯乙烯-醋酸乙烯-馬來酸酐三元共聚物的含量為5重量％至70重量％，優(yōu)選20％至40％，該過濾膜中還包括不可避免的微量的殘留溶劑和其它雜質(zhì)。
本發(fā)明中使用的氯乙烯-醋酸乙烯-馬來酸酐三元共聚物中醋酸乙烯的含量為10-19重量％，優(yōu)選13-15重量％；馬來酸酐的含量為18-40重量％，優(yōu)選20-28重量％。該三元共聚物中含有強親水基團(-COOH)，其水接觸角為40度，溶度參數(shù)為9.5-9.7(J/cm3)1/2。該氯乙烯-醋酸乙烯-馬來酸酐三元共聚物的溶度參數(shù)與聚氯乙烯的溶度參數(shù)(9.6(J/cm3)1/2)很接近，因此二者相容性非常好，幾乎可以任何比例混溶。
在本發(fā)明的制膜方法中，溶劑可以選用二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)。熱穩(wěn)定劑可選用硬脂酸鋇，有機錫，鉛化合物，優(yōu)選硫醇甲基錫，穩(wěn)定劑的主要作用是避免漿液在配制加熱過程中產(chǎn)生的聚氯乙烯熱降解現(xiàn)象的發(fā)生。制孔劑可以提高膜的開孔率，增強膜的滲透能力，而且對提高膜的韌性也有一定的作用，制孔劑可選自聚乙烯砒咯烷酮(PVP)，聚乙二醇(PEG)，優(yōu)選聚乙二醇(PEG)。制備制膜漿液的溫度為40-90℃，優(yōu)選50-80℃。
本發(fā)明使用的氯乙烯-醋酸乙烯-馬來酸酐三元共聚物具有較好的親水性能、物理性能和化學(xué)性能，又與聚氯乙烯的相容性好，并且成本相對較低。氯乙烯-醋酸乙烯-馬來酸酐三元共聚物的加入，可以大大提高成膜后的親水性能和抗污染性能。例如當(dāng)氯乙烯-醋酸乙烯-馬來酸酐三元共聚物與聚氯乙烯的重量比為3∶7時，過濾膜的水接觸角為57度，而完全的聚氯乙烯過濾膜的水接觸角為66度。
本發(fā)明的噴膜漿液可以采用公知的干噴-濕法紡絲法噴膜，然后后在凝固液中凝固成膜，凝固液為水或含一定溶劑的水溶液，這樣就制成了本發(fā)明的具有優(yōu)異性能的聚氯乙烯中空過濾膜。
實施例下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，但本發(fā)明不僅限于此。
實施例1如下制備一種均勻的噴膜漿液將11.5％重量的聚氯乙烯、5.0％的重量的氯乙烯-醋酸乙烯-馬來酸酐三元共聚物和0.30％重量的硫醇甲基錫穩(wěn)定劑混合后，與76.3％重量的二甲基乙酰胺一起倒入溫度為78℃的攪拌釜，攪拌轉(zhuǎn)速為110轉(zhuǎn)/分，基本溶解后，再加入6.9％重量的聚乙二醇，在78℃恒溫下攪拌10小時后，進行真空脫泡，靜置12小時，制成噴膜漿液。將得到的噴膜漿液采用干噴-濕紡法通過噴絲板擠出，接著使其通過水凝固液中制成中空過濾膜。由此得到的膜的截留分子量為8萬道爾頓，在壓力為0.1Mpa、水溫為25℃條件下，純水過濾量為800L/m2h。
實施例2如下制備一種均勻的噴膜溶液，將9.4％重量的聚氯乙烯、3.3％重量的氯乙烯-醋酸乙烯-馬來酸酐三元共聚物和0.2％重量的硫醇甲基錫混合后，與83.9％重量的二甲基乙酰胺一起倒入攪拌釜中加溫攪拌，攪拌釜溫度為60℃，轉(zhuǎn)速為90轉(zhuǎn)/分?；救芙夂?，再加入3.2％重量的聚乙二醇，在60℃恒溫下攪拌10小時后，進行真空脫泡，靜置12小時，制成噴膜漿液。將得到的噴膜漿液采用干噴-濕紡法通過噴絲板擠出，接著通過凝固液中制成中空過濾膜。由此得到的膜的截留分子量為15萬道爾頓，在壓力為0.1Mpa、水溫為25℃條件下，純水過濾量為1160L/m2h。
權(quán)利要求
1.一種聚氯乙烯中空過濾膜，主要包括如下組分30重量％至95重量％的聚氯乙烯；和5重量％至70重量％的氯乙烯—醋酸乙烯—馬來酸酐三元共聚物，其中所述的聚氯乙烯的聚合度為700-2500，所述的三元共聚物中以共聚物總重量計，醋酸乙烯占10-19重量％，馬來酸酐占18-40重量％，并且該三元共聚物的絕對粘度為1.2-1.9mPa.s。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的聚氯乙烯中空過濾膜，其中聚氯乙烯含量為60-80重量％，所述的三元共聚物的含量為20-40重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的聚氯乙烯中空過濾膜，其中氯乙烯—醋酸乙烯—馬來酸酐三元共聚物中以共聚物總重量計，醋酸乙烯占13-15重量％，馬來酸酐占20-28重量％。
4.一種制備聚氯乙烯中空過濾膜的方法，該方法包括以制膜漿液的總重量計，配制具有如下組成的噴膜漿液聚氯乙烯 5.6％至14.1％氯乙烯—醋酸乙烯—0.4％至13.0％馬來酸酐三元共聚物熱穩(wěn)定劑 0.1％至0.7％有機溶劑溶劑 61.5％至85.1％制孔劑1.1％至10.4％其中的聚氯乙烯的聚合度為700-2500，所述的三元共聚物中以共聚物總重量計，醋酸乙烯占10-19重量％，馬來酸酐占18-40重量％，并且該三元共聚物的絕對粘度為1.2-1.9mPa.s將上述聚氯乙烯、氯乙烯—醋酸乙烯—馬來酸酐三元共聚物、穩(wěn)定劑和有機溶劑按上述比例范圍混合，在40℃至90℃溶解，然后加入制孔劑，繼續(xù)攪拌溶解10-24小時后靜置10-15小時即形成噴膜漿液，然后經(jīng)公知方法噴膜并使膜凝固，由此制成本發(fā)明的聚氯乙烯中空過濾膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中制備噴膜漿液的溫度為50-80℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中熱穩(wěn)定劑選自硬脂酸鋇、有機錫和鉛化合物中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中熱穩(wěn)定劑是硫醇甲基錫。
全文摘要
本發(fā)明提供一種聚氯乙烯中空過濾膜，其主要包括如下組分30重量％至95重量％的聚氯乙烯；和5重量％至70重量％的氯乙烯—醋酸乙烯—馬來酸酐三元共聚物，其中所述的聚氯乙烯的聚合度為700－2500，所述的三元共聚物中以共聚物總重量計，醋酸乙烯占10－19重量％，馬來酸酐占18－40重量％，并且該三元共聚物的絕對粘度為1.2－1.9mPa.s。本發(fā)明還提供了制備聚氯乙烯中空過濾膜的方法。
文檔編號B01D71/30GK1579600SQ0312751
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者陳良剛, 陳漫 申請人:海南立昇凈水科技實業(yè)有限公司