專利名稱：一種聚丙烯平板分離膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種聚丙烯平板分離膜的制備方法。
背景技術(shù)：
膜技術(shù)是一種新興的高效分離技術(shù)，近年來(lái)迅速發(fā)展為產(chǎn)業(yè)化的高效節(jié)能分離過(guò)程。美國(guó)、加拿大、日本和歐洲技術(shù)先進(jìn)國(guó)家，一直將膜分離技術(shù)定位為高新技術(shù)，投入大量資金和人力，促進(jìn)膜分離技術(shù)迅速發(fā)展。膜分離技術(shù)已經(jīng)在環(huán)境保護(hù)、化工、純水生產(chǎn)、海水淡化、苦咸水淡化、電子工業(yè)、制藥和生物工程、食品、紡織等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在膜技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，膜材料則是膜技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)和核心，膜材料的性能直接影響到膜的分離性能。目前廣泛應(yīng)用的膜材料有高分子和無(wú)機(jī)材料兩類，因無(wú)機(jī)分離膜的制備工藝難度高、制膜成本高，使得無(wú)機(jī)分離膜的應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)較窄，所以工業(yè)應(yīng)用的分離膜主要以有機(jī)高分子膜為主。常用的高分子膜材料有纖維素衍生物類、聚砜類、聚酰胺類、聚烯烴、含氟聚合物、乙烯類聚合物、聚酰亞胺類、含硅聚合物等。聚丙烯(PP) —種作為聚烯烴材料， 原料產(chǎn)量大，價(jià)格便宜，并且具有良好的耐酸、堿和鹽溶液性能以及化學(xué)穩(wěn)定性，因此成為應(yīng)用得最多的聚烯烴膜材料之一，其分離膜廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、電子、食品、化工和市政用水等領(lǐng)域。聚合物膜的制備方法及其工藝條件的控制是獲得穩(wěn)定膜結(jié)構(gòu)和優(yōu)異膜性能的關(guān)鍵技術(shù)。膜結(jié)構(gòu)和膜材料及制膜工藝有關(guān)，聚烯烴分離膜主要制備方法有熔紡-拉伸 (MSCS)法和熱致相分離(TIPS)法。上世紀(jì)70年代就公開(kāi)了拉伸法制備聚烯烴中空纖維微孔膜技術(shù)，其孔隙率為5 23%。至今拉伸法制備的聚烯烴分離膜在歐美，日本和國(guó)內(nèi)等地區(qū)已經(jīng)有了成熟的系列商品。20世紀(jì)80年代開(kāi)始有報(bào)道TIPS法制備分離膜，目前已有用于制備聚丙烯，聚乙烯和聚偏氟乙烯等聚合物分離膜的研究成果。現(xiàn)今廣泛使用的拉伸法制備的聚丙烯分離膜存在孔隙率低，孔徑分布寬，通量低等問(wèn)題，難以滿足大規(guī)模應(yīng)用的要求，而采用TIPS法制備的聚丙烯分離膜容易產(chǎn)生皮層， 影響膜的滲透性能，現(xiàn)有技術(shù)中采用刮膜工藝制備的聚丙烯平板膜即易得到致密的皮層， 由于使用較高熔融指數(shù)的聚丙烯樹脂，使得微孔膜的厚度大，滲透阻力也相應(yīng)較高，不利于膜的推廣應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)中在平底容器中加熱試樣制備聚丙烯平板膜則難以控制膜的厚度，不利于制備結(jié)構(gòu)性能均勻的分離膜?，F(xiàn)有技術(shù)中采用TIPS和拉伸法結(jié)合，雖然可以破壞皮層結(jié)構(gòu)，但是經(jīng)過(guò)拉伸后難以保證孔徑均勻，并且拉伸工藝復(fù)雜，對(duì)設(shè)備要求高。我們對(duì)聚丙烯分離膜的制備方法做了改進(jìn)，通過(guò)簡(jiǎn)便的工藝制得具有網(wǎng)絡(luò)狀表面孔結(jié)構(gòu)的厚度薄的分離膜，并且膜孔孔徑均勻。

發(fā)明內(nèi)容
為服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題和不足，本發(fā)明提供了一種聚丙烯平板分離膜的制備方法。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種聚丙烯平板分離膜的制備方法，所述方法包括如下步驟步驟1，加入聚丙烯樹脂和稀釋劑，攪拌、靜置脫泡后，得到鑄膜液；步驟2，將所述鑄膜液冷卻，得到固化試樣；步驟3，將所述固化試樣通過(guò)加熱壓制成含稀釋劑的預(yù)制聚丙烯膜；步驟4，將所述預(yù)制聚丙烯膜放入一種萃取劑中萃取，或放入多種萃取劑中依次萃取；步驟5，取出萃取好的膜，干燥脫除萃取劑后得到聚丙烯平板分離膜。其中，步驟1中，聚丙烯樹脂的質(zhì)量百分比為20 40%，熔融指數(shù)為1 14g/10min，稀釋劑的質(zhì)量百分比為60 80%。其中，步驟1中，稀釋劑為植物油或鄰苯二甲酸酯當(dāng)中的一種，或其組合的混合物；其中，所述混合物中至少含有一種鄰苯二甲酸酯，質(zhì)量百分比為10 90%。其中，步驟1中，植物油為花生油或蓖麻油或大豆油。其中，步驟1中，鄰苯二甲酸酯為鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二戊酯或鄰苯
二甲酸二庚脂或鄰苯二甲酸二辛脂。其中，步驟2中，所述鑄膜液在冰水混合物或液氮中冷卻，冷卻時(shí)間為1 30分鐘。其中，步驟3中，將所述固化試樣通過(guò)加熱壓制成含稀釋劑的預(yù)制聚丙烯膜，具體步驟如下步驟31，取所述固化試樣放置于上下兩層耐高溫膜片之間；步驟32，將中間預(yù)留一定形狀的金屬箔片疊放在上層膜片上，再放入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的平板模具中，加熱至175 200°C，加壓保持5 10分鐘；步驟33，冷卻，得到含稀釋劑的預(yù)制聚丙烯膜。其中，所述金屬箔片厚度為100 400 μ m ；所述上下兩層耐高溫膜片為聚酯膜或
聚酰亞胺膜。其中，步驟4中，萃取劑為酮或者醇或者烷烴，其中，所述酮為丙酮；所述醇為甲醇或乙醇或異丙醇；所述烷烴為正己烷。本發(fā)明有益效果如下本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)便，易操作，容易實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的聚丙烯平板分離膜具有網(wǎng)絡(luò)狀表面孔結(jié)構(gòu)，滲透性能好，并且膜的阻力小，膜孔孔徑均勻，孔隙率較高，在水處理、膜蒸餾、 生物、醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域有廣泛的使用，具有良好的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種聚丙烯平板分離膜的制備方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例壓制平板分離膜的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 (a)為本發(fā)明實(shí)施例聚丙烯平板分離膜的表面SEM圖；圖3(b)為本發(fā)明實(shí)施例聚丙烯平板分離膜的斷面SEM圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖以及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述3/8頁(yè)
的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種聚丙烯平板分離膜的制備方法，該分離膜無(wú)致密皮層，表面孔結(jié)構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)狀，膜的厚度易控制，結(jié)構(gòu)均勻，并且制備方法方便操作。本發(fā)明實(shí)施例的熱致相分離制備聚丙烯平板分離膜的方法，具體步驟如下步驟1，在帶有攪拌裝置的容器中加入聚丙烯樹脂和稀釋劑，聚丙烯樹脂的質(zhì)量百分比為20 40%，熔融指數(shù)為1 14g/10min，稀釋劑的質(zhì)量百分比為60 80%，加熱至 175 200°C，并在通氮?dú)鈼l件下攪拌0. 5 3小時(shí)，停止攪拌后靜置脫泡0. 5 2小時(shí)，得到鑄膜液。其中，聚丙烯樹脂的質(zhì)量百分比以25 33%為宜，優(yōu)選27 30%;聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)以1 5g/10min為宜，優(yōu)選2 3g/10min，稀釋劑的質(zhì)量百分比以67 75% 為宜，優(yōu)選70 73%。稀釋劑為植物油或鄰苯二甲酸酯當(dāng)中的一種或其組合的混合物，混合物中至少含有一種鄰苯二甲酸酯，質(zhì)量百分比為10 90% ；植物油為花生油或蓖麻油或大豆油，優(yōu)選為大豆油；鄰苯二甲酸酯為鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二戊酯或鄰苯二甲酸二庚脂或鄰苯二甲酸二辛脂，優(yōu)選為鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛脂。步驟2，將鑄膜液冷卻，冷卻時(shí)間為1 30分鐘，得到固化試樣；鑄膜液以在冰水混合物或液氮中冷卻為宜，優(yōu)選在液氮中冷卻，冷卻時(shí)間優(yōu)選10 20分鐘。步驟3，如圖2所示，取一定固化試樣放置于上下兩層耐高溫膜片3之間，將中間預(yù)留一定形狀的金屬箔片2疊放在上層膜片上，再放入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的平板模具中，加熱至175 2000C，加壓保持5 10分鐘，通過(guò)加熱壓制成厚度為100 400 μ m的膜片，采用水冷系統(tǒng)將模具冷卻，得到含稀釋劑的預(yù)制聚丙烯膜4 ；其中，上下層耐高溫膜片3設(shè)置在壓機(jī)1之間；金屬箔片2厚度為100 400 μ m，金屬箔片2厚度以150 250 μ m為宜；耐高溫膜片 3以聚酯膜或聚酰亞胺膜為宜。步驟4，將預(yù)制的聚丙烯膜放入一種萃取劑中萃取，或多種萃取劑中依次萃取，萃取時(shí)間為20 40小時(shí)。其中，萃取時(shí)間以M 36小時(shí)為宜；萃取劑為酮或者醇或者烷烴，其中，酮優(yōu)選為丙酮，醇優(yōu)選為甲醇或乙醇或異丙醇，烷烴優(yōu)選為正己烷。步驟5，取出萃取好的膜，干燥脫除萃取劑后得到本發(fā)明的聚丙烯平板分離膜。下面以具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例1一種熱致相分離制備聚丙烯平板分離膜的方法的步驟如下(1)在帶有攪拌裝置的容器中加入聚丙烯樹脂和稀釋劑，聚丙烯樹脂的質(zhì)量百分比為20%，熔融指數(shù)為lg/lOmin，大豆油作為稀釋劑，質(zhì)量百分比為80%，加熱至200°C，并在通氮?dú)鈼l件下攪拌3小時(shí)，停止攪拌后靜置脫泡2小時(shí)，得到鑄膜液；(2)將鑄膜液在液氮中冷卻，冷卻時(shí)間為30分鐘，得到固化試樣；(3)取一定固化試樣放置于上下兩層聚酰亞胺膜片之間，將中間預(yù)留 150mmX 150mm的金屬箔片疊放在上層膜片上，金屬箔片厚度為100 μ m,再放入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的平板模具中，加熱至200°C，加壓保持10分鐘，采用水冷系統(tǒng)將模具冷卻，得到含稀釋劑的預(yù)制聚丙烯膜；(4)將預(yù)制的聚丙烯膜放入正己烷中萃取，萃取時(shí)間為40小時(shí)；(5)取出萃取好的膜，干燥脫除萃取劑后得到的聚丙烯平板分離膜，其性能示于表 1中。
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實(shí)施例2—種熱致相分離制備聚丙烯平板分離膜的方法的步驟如下(1)在帶有攪拌裝置的容器中加入聚丙烯樹脂和稀釋劑，聚丙烯樹脂的質(zhì)量百分比為40 %，熔融指數(shù)為14g/10min，花生油作為稀釋劑，質(zhì)量百分比為60%，加熱至175°C， 并在通氮?dú)鈼l件下攪拌0. 5小時(shí)，停止攪拌后靜置脫泡0. 5小時(shí)，得到鑄膜液；(2)將鑄膜液在冰水混合物中冷卻，冷卻時(shí)間為30分鐘，得到固化試樣；(3)取一定固化試樣放置于上下兩層聚酰亞胺膜片之間，將中間預(yù)留 150mmX 150mm的金屬箔片疊放在上層膜片上，金屬箔片厚度為400 μ m,再放入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的平板模具中，加熱至175°C，加壓保持5分鐘，采用水冷系統(tǒng)將模具冷卻，得到含稀釋劑的預(yù)制聚丙烯膜；(4)將預(yù)制的聚丙烯膜放入丙酮中萃取，萃取時(shí)間為20小時(shí)；(5)取出萃取好的膜，干燥脫除萃取劑后得到的聚丙烯平板分離膜，其性能示于表 1中。實(shí)施例3一種熱致相分離制備聚丙烯平板分離膜的方法的步驟如下(1)在帶有攪拌裝置的容器中加入聚丙烯樹脂和稀釋劑，聚丙烯樹脂的質(zhì)量百分比為25%，熔融指數(shù)為2g/10min，蓖麻油作為稀釋劑，質(zhì)量百分比為75%，加熱至180°C，并在通氮?dú)鈼l件下攪拌1小時(shí)，停止攪拌后靜置脫泡1小時(shí)，得到鑄膜液；(2)將鑄膜液在液氮中冷卻，冷卻時(shí)間為10分鐘，得到固化試樣；(3)取一定固化試樣放置于上下兩層聚酯膜片之間，將中間預(yù)留150mmX 150mm的金屬箔片疊放在上層膜片上，金屬箔片厚度為150 μ m，再放入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的平板模具中，加熱至180°C，加壓保持10分鐘，采用水冷系統(tǒng)將模具冷卻，得到含稀釋劑的預(yù)制聚丙烯膜；(4)將預(yù)制的聚丙烯膜放入正己烷中萃取，萃取時(shí)間為M小時(shí)；(5)取出萃取好的膜，干燥脫除萃取劑后得到的聚丙烯平板分離膜，其性能示于表 1中。實(shí)施例4一種熱致相分離制備聚丙烯平板分離膜的方法的步驟如下(1)在帶有攪拌裝置的容器中加入聚丙烯樹脂和稀釋劑，聚丙烯樹脂的質(zhì)量百分比為33%，熔融指數(shù)為5g/10min，鄰苯二甲酸二丁酯作為稀釋劑，質(zhì)量百分比為67%，加熱至190°C，并在通氮?dú)鈼l件下攪拌1小時(shí)，停止攪拌后靜置脫泡1小時(shí)，得到鑄膜液；(2)將鑄膜液在液氮中冷卻，冷卻時(shí)間為20分鐘，得到固化試樣；(3)取一定固化試樣放置于上下兩層聚酯膜片之間，將中間預(yù)留150mmX 150mm的金屬箔片疊放在上層膜片上，金屬箔片厚度為250 μ m，再放入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的平板模具中，加熱至190°C，加壓保持10分鐘，采用水冷系統(tǒng)將模具冷卻，得到含稀釋劑的預(yù)制聚丙烯膜；(4)將預(yù)制的聚丙烯膜放入甲醇中萃取，萃取時(shí)間為M小時(shí)；(5)取出萃取好的膜，干燥脫除萃取劑后得到的聚丙烯平板分離膜，其性能示于表 1中。實(shí)施例5一種熱致相分離制備聚丙烯平板分離膜的方法的步驟如下
(1)在帶有攪拌裝置的容器中加入聚丙烯樹脂和稀釋劑，聚丙烯樹脂的質(zhì)量百分比為27%，熔融指數(shù)為3g/10min，鄰苯二甲酸二戊酯作為稀釋劑，質(zhì)量百分比為73%，加熱至190°C，并在通氮?dú)鈼l件下攪拌1小時(shí)，停止攪拌后靜置脫泡1小時(shí)，得到鑄膜液；(2)將鑄膜液在液氮中冷卻，冷卻時(shí)間為15分鐘，得到固化試樣；(3)取一定固化試樣放置于上下兩層聚酯膜片之間，將中間預(yù)留150mmX 150mm的金屬箔片疊放在上層膜片上，金屬箔片厚度為200 μ m，再放入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的平板模具中，加熱至190°C，加壓保持10分鐘，采用水冷系統(tǒng)將模具冷卻，得到含稀釋劑的預(yù)制聚丙烯膜；(4)將預(yù)制的聚丙烯膜放入乙醇中萃取，萃取時(shí)間為M小時(shí)；(5)取出萃取好的膜，干燥脫除萃取劑后得到的聚丙烯平板分離膜，其性能示于表 1中。實(shí)施例6一種熱致相分離制備聚丙烯平板分離膜的方法的步驟如下(1)在帶有攪拌裝置的容器中加入聚丙烯樹脂和稀釋劑，聚丙烯樹脂的質(zhì)量百分比為30%，熔融指數(shù)為3g/10min，鄰苯二甲酸二庚酯作為稀釋劑，質(zhì)量百分比為70%，加熱至190°C，并在通氮?dú)鈼l件下攪拌1小時(shí)，停止攪拌后靜置脫泡1小時(shí)，得到鑄膜液；(2)將鑄膜液在液氮中冷卻，冷卻時(shí)間為15分鐘，得到固化試樣；(3)取一定固化試樣放置于上下兩層聚酰亞胺膜片之間，將中間預(yù)留 150mmX 150mm的金屬箔片疊放在上層膜片上，金屬箔片厚度為200 μ m,再放入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的平板模具中，加熱至190°C，加壓保持10分鐘，采用水冷系統(tǒng)將模具冷卻，得到含稀釋劑的預(yù)制聚丙烯膜；(4)將預(yù)制的聚丙烯膜放入異丙醇中萃取，萃取時(shí)間為M小時(shí)；(5)取出萃取好的膜，干燥脫除萃取劑后得到的聚丙烯平板分離膜，其性能示于表 1中。表1聚丙烯平板分離膜的參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯平板分離膜的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟步驟1，加入聚丙烯樹脂和稀釋劑，攪拌、靜置脫泡后，得到鑄膜液；步驟2，將所述鑄膜液冷卻，得到固化試樣；步驟3，將所述固化試樣通過(guò)加熱壓制成含稀釋劑的預(yù)制聚丙烯膜；步驟4，將所述預(yù)制聚丙烯膜放入一種萃取劑中萃取，或放入多種萃取劑中依次萃??；步驟5，取出萃取好的膜，干燥脫除萃取劑后得到聚丙烯平板分離膜。
2.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯平板分離膜的制備方法，其特征在于，步驟1中，聚丙烯樹脂的質(zhì)量百分比為20 40%，熔融指數(shù)為1 14g/10min，稀釋劑的質(zhì)量百分比為60 80%。
3.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯平板分離膜的制備方法，其特征在于，步驟1中，稀釋劑為植物油或鄰苯二甲酸酯當(dāng)中的一種，或其組合的混合物；其中，所述混合物中至少含有一種鄰苯二甲酸酯，質(zhì)量百分比為10 90%。
4.如權(quán)利要求3所述的聚丙烯平板分離膜的制備方法，其特征在于，步驟1中，植物油為花生油或蓖麻油或大豆油。
5.如權(quán)利要求3所述的聚丙烯平板分離膜的制備方法，其特征在于，步驟1中，鄰苯二甲酸酯為鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二戊酯或鄰苯二甲酸二庚脂或鄰苯二甲酸二辛脂。
6.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯平板分離膜的制備方法，其特征在于，步驟2中，所述鑄膜液在冰水混合物或液氮中冷卻，冷卻時(shí)間為1 30分鐘。
7.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯平板分離膜的制備方法，其特征在于，步驟3中，將所述固化試樣通過(guò)加熱壓制成含稀釋劑的預(yù)制聚丙烯膜，具體步驟如下步驟31，取所述固化試樣放置于上下兩層耐高溫膜片之間；步驟32，將中間預(yù)留一定形狀的金屬箔片疊放在上層膜片上，再放入經(jīng)過(guò)預(yù)熱的平板模具中，加熱至175 200°C，加壓保持5 10分鐘；步驟33，冷卻，得到含稀釋劑的預(yù)制聚丙烯膜。
8.如權(quán)利要求7所述的聚丙烯平板分離膜的制備方法，其特征在于，所述金屬箔片厚度為100 400 μ m ；所述上下兩層耐高溫膜片為聚酯膜或聚酰亞胺膜。
9.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯平板分離膜的制備方法，其特征在于，步驟4中，萃取劑為酮或者醇或者烷烴，
10.如權(quán)利要求9所述的聚丙烯平板分離膜的制備方法，其特征在于，所述酮為丙酮； 所述醇為甲醇或乙醇或異丙醇；所述烷烴為正己烷。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聚丙烯平板分離膜的制備方法，所述方法包括如下步驟步驟1，加入聚丙烯樹脂和稀釋劑，攪拌、靜置脫泡后，得到鑄膜液；步驟2，將所述鑄膜液冷卻，得到固化試樣；步驟3，將所述固化試樣通過(guò)加熱壓制成含稀釋劑的預(yù)制聚丙烯膜；步驟4，將所述預(yù)制聚丙烯膜放入一種萃取劑中萃取，或放入多種萃取劑中依次萃?。徊襟E5，取出萃取好的膜，干燥脫除萃取劑后得到聚丙烯平板分離膜。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)便，易操作，容易實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的聚丙烯平板分離膜具有網(wǎng)絡(luò)狀表面孔結(jié)構(gòu)，滲透性能好，并且膜的阻力小，膜孔孔徑均勻，孔隙率較高，在水處理、膜蒸餾、生物、醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域有廣泛的使用，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01D69/06GK102416300SQ20101029461
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者奚振宇, 張新妙, 李井峰, 楊永強(qiáng), 謝梓峰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院