專利名稱:一種聚丙烯腈膜的制造方法
本發(fā)明涉及聚合物膜的制備，具體地說是一種聚合物分離膜的制造方法。
訖今為止，聚丙烯腈(PAN)通常采用以丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲基丙烯磺酸鈉經(jīng)二步法即通過溶液聚合法獲得的固態(tài)聚丙烯腈為材料，按常規(guī)的制膜方法，即以有機溶劑如二甲基甲酰胺(DMF)為溶劑，加入添加劑如聚乙二醇，充分混合溶解，得到均相聚丙烯腈制膜液，將這種聚丙烯腈溶液過濾、脫泡，在玻璃板或刮膜機或紡絲機上流涎成聚丙烯腈凝膠膜，然后將凝膠膜經(jīng)蒸發(fā)去掉部分溶劑，移入水浴中膠凝成固態(tài)的具有分離功能的聚丙烯腈膜。采用聚丙烯腈濃度從15％到20％(重量濃度)的二甲基甲酰胺溶液，已澆鑄得到平均孔徑從8.0nm(80)到6.4nm(64)的聚丙烯腈超濾膜(《Synthetic Polymeric Membranes》,1987,Walter de Gruyter&Co.,Berlin,New York,P.193-202)。具備良好結(jié)構(gòu)和性能的聚丙烯腈膜，制作過程的溶劑揮發(fā)時間即蒸發(fā)時間是制膜工藝的一個重要參數(shù)，通過對諸多工藝參數(shù)的調(diào)整，已制成可廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)超純水的制備、礦泉水的生產(chǎn)、活性蛋白的濃縮和乳品飲料水的凈化的卷式聚丙烯腈超濾膜(《膜科學技術(shù)》，第10卷，第1期，1990年3月，P.8-22)。經(jīng)二甲基甲酰胺溶解的聚丙烯腈溶液，通過刮膜機澆鑄到無紡布上，已制成滲透汽化分離醋酸/水溶液的支撐聚氯乙烯復合膜的聚丙烯腈膜(《Journal ofMembrane Science》,Vol.81,1993,P.57-70)?；蛘邔⑦@種聚丙烯腈溶液在紡絲機上采用干一濕紡工藝制成了用于滲透汽化分離乙醇/水溶液的支撐聚乙烯醇/殼聚糖混合物復合的中空纖維的聚丙烯腈膜(《水處理技術(shù)》，第20卷，第4期，1994年8月，P.201-204)。
文獻公開的技術(shù)，其制膜過程冗長，工藝條件復雜，不便于控制和操作，二甲基甲酰胺(DMF)有機溶劑揮發(fā)后容易產(chǎn)生對生產(chǎn)環(huán)境的毒性污染。
本發(fā)明的目的是要提供一種改進的聚丙烯腈膜的制造方法，它能簡化工藝過程和條件的控制，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。
本發(fā)明方法的特征是以硫氰酸鈉為溶劑，由一步法工藝聚合獲得聚丙烯腈原液，直接用該原液澆鑄成薄膜，然后將膠狀膜浸到水中水浴凝膠得到分離膜?？刂撇煌z水浴溫度，即可得到不同平均孔徑的分離膜。
本發(fā)明的積極效果在于1、直接采用成品原液，原料易得，工藝操作方便，從而使工藝過程得以簡化；2、原液中的溶劑是硫氰酸鈉水溶液，它既是溶劑，又是成膜過程的致孔劑，且在環(huán)境溫度下，該溶劑不易揮發(fā)，所以可以省略現(xiàn)有技術(shù)中蒸發(fā)的工藝步驟；3、本方法可以通過控制凝膠水溫這一主要工藝條件制得具有不同平均孔徑(濾孔)和水通量的分離膜產(chǎn)品，在不改變工藝設(shè)備的情況下就可以進行系列化產(chǎn)品的生產(chǎn)。
4、用本方法制得的膜產(chǎn)品，包括微孔過濾膜、超濾膜、滲透汽化復合膜的支撐膜，其質(zhì)量與現(xiàn)有的產(chǎn)品相同。
下面結(jié)合實施例附圖對發(fā)明的方案作進一步說明附
圖1是分離膜的凝膠水浴溫度對成膜性能參數(shù)的關(guān)系曲線。
實施例以聚丙烯腈原液為成膜材料。它是由丙烯腈、丙烯酸甲脂、甲基丙烯磺酸鈉，在溶劑硫氰酸鈉水溶液中聚合而成的三元共聚物。其平均聚合度1000-1500，相應(yīng)的粘均分子量為6-8萬，粘度為100+5秒(氣泡法測定)，原液組分(重量百分比)為聚丙烯腈12.8+0.5％，硫氰酸鈉44.0+0.5％，余量為水。以硫氰酸鈉為溶劑兼作致孔劑，在環(huán)境溫度下用原液直接澆鑄成膜，然后移入水中進行水浴凝膠，按產(chǎn)品要求控制水浴溫度，使膠狀膜中的硫氰酸鈉與凝膠水中的水互相交換，完成相變過程，最后形成具有微孔結(jié)構(gòu)的分離膜。當凝膠水浴溫度確定后分離膜的規(guī)格也為之確定。參見附圖，隨著凝膠水溫度T的升高，微孔的平均孔徑r也逐步增加，相應(yīng)的膜透過水通量F值也逐步增加。其對應(yīng)的膜，具有高水通量和大孔徑的膜稱作微濾膜，孔徑小的逐次稱之超濾膜、納濾膜，用于不同目的的分離作業(yè)。其中聚丙烯腈原液的組分變化范圍可以為聚丙烯腈8-18％，硫氰酸鈉35-62％，余量為水。
上述的直接澆鑄成膜是指對聚丙烯腈原液不作任何處理而進行的澆鑄過程，成膜在不同支撐物上可獲得不同的膜產(chǎn)品澆鑄在平板上可得到平面膜，澆鑄在管狀物上可獲得管狀膜，噴入水(浴)中可以紡得中空纖維膜。
如附圖所示，凝膠水浴的溫度為5-40℃，根據(jù)產(chǎn)品的特殊要求還可以將其溫度范圍，繼續(xù)向兩邊適當延伸。
表中給出了具體的實施例
水通量測定條件杯形超濾器，0.3MPa氮氣壓力，水溫24℃，普通自來水為料液。
平均孔徑測定條件水壓法孔徑測定儀，水溫25℃，去離子水為料液。
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯腈膜的制造方法，其特征在于本方法的工藝步驟為a、以硫氟酸鈉為溶劑，由一步法工藝聚合獲得聚丙烯腈原液；b、用聚丙烯腈原液為成膜材料，直接澆鑄成薄膜；c、再將膠狀膜浸入到水中水浴凝膠得到分離膜。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于所說的原液的組分(重量百分比)為聚丙烯腈8-18％，硫氰酸鈉35-62％，余量為水。
3.如權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于聚丙烯腈為12.8±0.5％，硫氰酸鈉為44.0±0.5％，余量為水。
4.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于所說的直接澆鑄成膜是聚丙烯腈原液不作任何處理而進行澆鑄，包括澆鑄在平板上得到平面膜，澆鑄在管狀物上獲得管狀膜，噴入水(浴)中紡得中空纖維膜。
5.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于凝膠水浴的溫度為5-40℃。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種利用聚丙烯腈原液為材料，直接澆鑄成薄膜，然后將膠狀薄膜浸入水中進行水浴凝膠而制備獲得分離膜的方法。通過控制水浴溫度可以得到不同平均孔徑和相應(yīng)水通量的不同規(guī)格的分離膜產(chǎn)品。本方法工藝簡化，條件相對容易控制，從而有利于降低成本。它廣泛用于液體的凈化分離，特別是水的分離作業(yè)，或者作為支撐膜(材料)制成滲透汽化復合膜，用于有機化合物水溶液的分離。
文檔編號B01D71/42GKCN1043562SQ94116066
公開日1999年6月9日 申請日期1994年9月15日
發(fā)明者蔡邦肖 申請人:國家海洋局杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan