專利名稱：長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超濾膜制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制備方法，即通過親水性高分子聚合物與聚氯乙烯共混，在溶液相轉(zhuǎn)化成膜過程中實(shí)現(xiàn)長效親水化改性的目的。
背景技術(shù)：
在聚合物膜分離材料領(lǐng)域，聚氯乙烯(PVC)具有優(yōu)良的耐酸堿性能，室溫下，長期適于PH2-12的使用環(huán)境，耐有機(jī)溶劑，如齒代烴、脂肪烴、醇、醛等，特別是價(jià)格低廉，相比于其它微濾、超濾膜材料如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSU)等材料具有突出的價(jià)格優(yōu)勢，具有廣大的市場應(yīng)用前景。但PVC作為水處理的膜材料也有其缺點(diǎn)，其一是疏水性，由于PVC 親水性差，導(dǎo)致PVC超濾膜在同樣孔隙率及同樣微孔分布的情況下過濾水的通量低，同時(shí)容易被有機(jī)物質(zhì)污堵，且不易恢復(fù)，其二是機(jī)械力學(xué)性能差，從而影響其使用壽命。針對PVC親水性及增強(qiáng)力學(xué)性能的改性研究是目前其作為水處理膜材料應(yīng)用的研究重點(diǎn)。目前對于PVC分離膜的親水性改進(jìn)，主要集中在表面改性和共混改性兩個(gè)方面。膜表面改性的常用方法有表面化處理[1]，等離子處理[2]，UV處理[3]、高能輻射處理(Y射線、電子束)+5]等。盡管表面處理可以較好的改善PVC膜的親水性，但PVC的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性較差，在進(jìn)行表面處理時(shí)會導(dǎo)致PVC的力學(xué)性能下降，同時(shí)表面處理的設(shè)備投入高，也不利于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。通過添加親水組分與PVC共混改善PVC膜的親水性方面的方法較多，這些親水組分包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP) [6]、聚乙二醇(PEG) [6]、聚丙烯酸甲酯(PMMA) m、聚醋酸乙烯酯(PVAc) [7]、聚乙烯醇縮醛M、氯乙烯-醋酸乙烯-馬來酸酐三元共聚物[6]、氯乙稀-醋酸乙烯二元共聚物[6]及通過原子自由基聚合合成兩親性接枝共聚物(聚氯乙烯-g-聚乙二醇單甲基醚甲基丙烯酸酯)[8]等。上述親水組分雖然在不同程度上改善了 PVC超濾膜的親水性，但這些組分不是導(dǎo)致制備超濾膜時(shí)PVC降解，就是會降低PVC超濾膜的力學(xué)性能，而且有些組分還會隨著超濾膜使用過程中流矢導(dǎo)致PVC超濾膜親水性下降進(jìn)而影響水通量，同時(shí)有些合成的多元的聚合物分子量及分子量分布較難控制，不易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明主要通過使用通用商品化程度高的聚醚砜(PES)樹脂作為PVC超濾膜長效親水改性劑，由于PES具有較好的親水性，其分子鏈中的醚鍵也可以改善PVC/PES共混體系的親水性，根據(jù)Hildebrand溶解度參數(shù)原則為DHm = Vm (Cl1-(I2) 2^f2其中DHm和Vm是混合熱和混合物的總體積，Cl1Cl2和f\f2為兩組分的溶解度參數(shù)和摩爾體積分?jǐn)?shù)。從熱力學(xué)角度考慮，DHffl趨近于O時(shí)有利于自發(fā)相容過程的進(jìn)行。由Hildebrand溶解度參數(shù)原則可以判斷，溶解度參數(shù)接近或相等的聚合物共混體系有自發(fā)相容的趨勢。聚氯乙烯及聚醚砜的溶解度參數(shù)較為接近[1(H11]，因此在本發(fā)明制備PVC超濾膜的工藝條件下PVC與PES全部或部分相容，通過添加其它助劑，采用相轉(zhuǎn)化法制備具有長效親水性、大通量、高強(qiáng)度、高截留率的PVC超濾膜。參考文獻(xiàn)
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制備方法，包括如下步驟一種長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制備方法，其特征在于通過以下方法及步驟制備將聚氯乙烯、長效親水劑、成孔劑、熱穩(wěn)定劑與溶劑按下述質(zhì)量百分比均勻混合，得到聚氯乙烯質(zhì)量濃度為8-30%的中空纖維超濾膜鑄膜液。聚氯乙烯8%—30%
長效親水劑O. 2% —10%
成孔劑1%—25%
熱穩(wěn)定劑0.1% —5%
溶劑30% — 90%將該鑄膜液與內(nèi)凝膠介質(zhì)同時(shí)通過噴絲板擠出管狀液膜，該液膜經(jīng)過0-30厘米的空氣間隔進(jìn)入外凝固介質(zhì)中固化，經(jīng)漂洗，浸泡5% -30%甘油水后，制得長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜。
其中聚氯乙烯聚合度為1000-3500。長效親水劑為聚醚砜，聚合度為100-2500。成孔劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、水、丙酮、檸檬酸三正丁酯、磷酸三乙酯、乙酸乙酯、聚馬來酸酐、氯化鋰、氯化鈣、氯化鋅的一種或多種的混合物。熱穩(wěn)定劑是有機(jī)錫、鉛化合物、TM181、0GP-101、SMS318、GTWQ熱穩(wěn)定劑的一種或多種的混合物。溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮或二甲基亞砜中的一種或多種混合物。鑄膜過程中噴絲板的溫度為0_80°C。外凝固介質(zhì)溫度為15_60°C，外凝固介質(zhì)為水或溶劑質(zhì)量百分含量0% -70%的水溶液。內(nèi)固介質(zhì)溫度為15-60°C，內(nèi)凝固介質(zhì)為水或溶劑質(zhì)量百分含量O % -70%的水溶液。相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用了高分子聚合物PES作為長效親水改性劑，在對PVC體系增強(qiáng)的同時(shí)改善其長效親水性，從而得到水通量大、通量衰減小、強(qiáng)度高、截留效果好的PVC超濾膜。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對上述方案做進(jìn)一步說明，下述實(shí)施例是用于說明本發(fā)明而不限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明的條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。實(shí)施例I長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制備
質(zhì)量(克)
聚氯乙烯(聚合度2500)800
聚釀諷(Ultrason E6020P) 80 聚乙烯吡咯烷酮(K30)240
氯化鋅Ioo
50
權(quán)利要求
1.一種長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制備方法，其特征在于通過以下方法及步驟制備 (1)將聚氯乙烯、長效親水劑、成孔劑、熱穩(wěn)定劑與溶劑按下述質(zhì)量百分比均勻混合，得到聚氯乙烯質(zhì)量濃度為8-30%的中空纖維超濾膜鑄膜液；聚氯乙烯8% — 30%長效親水劑O. 2%—10%成孔劑1%-25%熱穩(wěn)定劑0.1%—5%溶劑30% — 90% (2)將步驟(I)制得的鑄膜液與內(nèi)凝膠介質(zhì)同時(shí)通過噴絲板擠出管狀液膜，該液膜經(jīng)過0-30厘米的空氣間隔進(jìn)入外凝固介質(zhì)中固化，經(jīng)漂洗，浸泡5% -30%甘油水后，制得長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜，其特征在于聚氯乙稀聚合度為1000-3500。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜，其特征在于長效親水劑為聚醚砜，聚合度為300-2500。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜，其特征在于成孔劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、水、丙酮、檸檬酸三正丁酯、磷酸三乙酯、乙酸乙酯、聚馬來酸酐、氯化鋰、氯化鈣、氯化鋅的一種或多種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜，其特征在于熱穩(wěn)定劑是有機(jī)錫、鉛化合物、TM181、OGP-IOl、SMS318、GTffQ熱穩(wěn)定劑的一種或多種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜，其特征在于溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮或二甲基亞砜中的一種或多種混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜，其特征在于鑄膜過程中噴絲板的溫度為0-80°C。外凝固介質(zhì)溫度為15-60°C，外凝固介質(zhì)為水或溶劑質(zhì)量百分含量0% -70%的水溶液。內(nèi)固介質(zhì)溫度為15-60°C，內(nèi)凝固介質(zhì)為水或溶劑質(zhì)量百分含量0% -70%的水溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種長效親水性聚氯乙烯中空纖維超濾膜的制備方法，屬于超濾膜制備技術(shù)領(lǐng)域，通過親水性高分子聚合物與聚氯乙烯共混，在溶液相轉(zhuǎn)化成膜過程中實(shí)現(xiàn)長效親水化改性的目的。制備方法如下將聚氯乙烯、長效親水劑、成孔劑、熱穩(wěn)定劑與溶劑按比例混合，得到聚氯乙烯質(zhì)量濃度為8-30％的中空纖維超濾膜鑄膜液，將該鑄膜液與內(nèi)凝膠介質(zhì)同時(shí)通過噴絲板擠出管狀液膜，該液膜經(jīng)過0-30厘米的空氣間隔進(jìn)入外凝固介質(zhì)中固化，經(jīng)漂洗制得長效親水，通量大、通量衰減小、強(qiáng)度高、截留效果好的聚氯乙烯中空纖維超濾膜。
文檔編號B01D69/08GK102861519SQ201110186160
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者張洪志 申請人:北京金通量科技有限公司