一种接枝改性过氯乙烯超滤膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超滤膜制造技术领域，具体是一种接枝改性过氯乙稀超滤膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]过氯乙烯(CPVC)树脂由聚氯乙烯(PVC)树脂氯化改性制得，是一种新型工程塑料。产品为白色或淡黄色无味、无臭、无毒的疏松颗粒或粉末。PVC树脂经过氯化后，分子键的不规则性增加，极性增加，使树脂的溶解性增大，化学稳定性增加，从而提高了材料的耐热性、耐酸、碱、盐、氧化剂等腐蚀。
[0003]由于过氯乙烯具有优良的成膜性能，可以用它作为基材来制造分离膜，由于过氯乙烯分子均为疏水基团，此结构决定了其理化性能，作为分离膜亲水性较差，在含疏水性物质较多料液分离中，疏水性物质容易附着在膜表面引起膜孔污堵，从而影响分离效果和实际应用。
[0004]引起超滤膜污堵的原因不外乎内因和外因两方面，膜材质的差别应该是其内因；而其处理的水源不同，则是外因。通过改变超滤膜表面的亲水性，特别是让分离膜表面与污染物质所带电荷相同，依据同性相斥原理降低污染物质在膜表面的吸附程度，尽可能使污染物质随水流离开膜面，提高膜的抗污染性能。
[0005]改变超滤膜表面的亲水性能目前有一些方法，包括化学改性、紫外线辐射接枝、γ射线接枝及低温等离子体处理等，其中通过在膜基材分子上接枝亲水性基团，或者接枝与污堵成分带相同电荷的基团，改变其亲水性能或者排斥污堵成分是提高膜抗污染性能的重要方法之一。接枝改性在常温下与铸膜液配制同时进行，成本低廉、设备简易、容易操作。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服传统工艺的不足，提供一种接枝改性过氯乙烯超滤膜及其制备方法，通过在膜基材分子上接枝带电荷基团，改变其表面所带电荷从而提高膜的抗污染性能。
[0007]为实现上述技术目的，本发明提供的方案是:一种接枝改性过氯乙烯超滤膜，组成和重量占比为:膜基材:过氯乙烯(CPVC)树脂，化学纯，用量16.5%?20.5% ;溶剂:N，N- 二甲基乙酰胺(DMAC)，化学纯，用量73.0%?80.5% ;致孔剂:聚乙烯吡咯烷酮Κ30 (PVP)，化学纯，用量2.5%?5.5% ;添加剂:纳米级氧化铝(Α1203)，分析纯，用量0.5%?1.5% ;接枝剂:多乙烯多胺，化学纯，用量0.5%?1.5%。
[0008]一种制备上述接枝改性过氯乙烯超滤膜的制备方法，包括如下步骤。
[0009]步骤一，按重量比称取，膜基材:过氯乙烯(CPVC)树脂，化学纯，用量16.5%?20.5% ;溶剂:N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)，化学纯，用量73.0%?80.5% ;致孔剂:聚乙烯吡咯烷酮Κ30 (PVP)，化学纯，用量2.5%?5.5% ;添加剂:纳米级氧化铝(Α1203)，分析纯，用量0.5%?1.5% ;接枝剂:多乙烯多胺，化学纯，用量0.5%?1.5%。
[0010]步骤二，将膜基材过氯乙烯树脂烘干。烘干方法是，将过氯乙烯树脂平铺在托盘上且内置于电热鼓风干燥箱中，60?65°C烘24hr以上。
[0011]步骤三，向铸膜液配制釜中加入溶剂N，N-二甲基乙酰胺，并将其升温至配制温度，配制温度设置为55?65°C，将步骤二得到的过氯乙烯树脂冷却后加入铸膜液配制釜中，与溶剂N，N- 二甲基乙酰胺搅拌混合均匀。
[0012]步骤四，向步骤三得到的混合溶剂中加入致孔剂聚乙烯吡咯烷酮K30、添加剂纳米级氧化铝、接枝剂多乙烯多胺，继续搅拌至均匀，停止搅拌后，得到混合均匀的聚合物溶液。该步骤中，聚乙烯吡咯烷酮为致孔剂、纳米氧化铝作为膜材料共混改性添加剂、多乙烯多胺作为接枝单体，膜基材与接枝单体多乙烯多胺发生反应形成交联，由疏水性变为亲水性。
[0013]步骤五，通过真空脱泡排出铸膜液配制釜内聚合物溶液中的气泡，得到冷却至室温的超滤膜铸膜液。所述真空脱泡的真空度采用-0.02MPa，脱泡时间4?6小时。
[0014]步骤六，利用高压氮气的压力将铸膜液配制釜内的铸膜液通过输送管道输送至管式膜制膜机的刮膜管中，在卷制布管的同时，通过刮膜管一端的刮膜头在布管内表面刮制一层铸膜液，刮有铸膜液的无纺布管在空气中蒸发后浸入凝固液中凝胶成膜。所述高压氮气的压力为0.4?0.8 MPa，根据管式膜制膜机所需膜量进行调节。
[0015]步骤七，将步骤六得到的膜管经过水洗，除去膜中的溶剂、添加剂及接枝反应残留成分，最后得到接枝改性过氯乙烯超滤膜成品。
[0016]而且，所述铸膜液配制釜为带保温层的双层不锈钢结构容器，两层之间填充导热油，电加热管和测温探头浸没在导热油中，测温探头分别与铸膜液配制釜外壁的温度表及控制柜中的PLC联接，电加热管由控制柜中的PLC控制启闭，铸膜液配制釜的外壁设有显示腔体内压力的压力表，铸膜液配制釜的顶部设有进料口、观察窗、氮气进气口、排气口、搅拌电机，搅拌电机的搅拌轴伸入铸膜液配制釜的腔体内与搅拌器连接，铸膜液配制釜的下部设有可通过输送管与管式膜制膜机相连的出料口。
[0017]本发明的有益效果在于:
1)采用本发明的方法对管式超滤膜的基材进行接枝改性，单体和基材浓度容易控制，并且操作简单；
2)采用铸膜液配制釜接枝配制，关键因素得到控制:可自动控制温度、湿度、搅拌速度；可真空抽提，排出铸膜液中的气体；可通过氮气加压，输送并刮膜，减少转运中的损失，及与水分接触后引起的凝胶；
3)接枝改性后，膜表面胺基-NH2吸收水中H+成为带正电荷的基团-NH3+，对水中的带正电荷的分子有排斥作用，因此该膜对带负电荷污染物质料液的超滤有较强抗污效果；
4)抗污染性能试验检测接枝前后管式超滤膜，试验结果表明，超滤膜的通量同时间的衰减幅度减小、同幅度衰减所用时间大大延长，说明超滤膜的抗污染性能得到提高。
【附图说明】
[0018]图1是铸膜液配制釜侧视剖面图。
[0019]图2是铸膜液配制釜俯视剖面图。
[0020]其中，1、出料口，2、导热油，3、测温探头，4、搅拌器，5、进料口，6、观察窗，7、搅拌轴，8、搅拌电机，9、电加热管，10、氮气进气口，11、压力表，12、温度表，13、排气口。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0022]本实施例提供一种接枝改性过氯乙烯超滤膜，组成和重量占比为:膜基材:过氯乙烯(CPVC)树脂，化学纯，用量16.5%?20.5% ;溶剂:N, N- 二甲基乙酰胺(DMAC)，化学纯，用量73.0%?80.5% ;致孔剂:聚乙烯吡咯烷酮K30 (PVP)，化学纯，用量2.5%?5.5% ;添加剂:纳米级氧化铝(A1203)，分析纯，用量0.5%?1.5% ;接枝剂:多乙烯多胺，化学纯，用量
0.5% ?1.5%ο
[0023]实施例1:一种制备接枝改性过氯乙烯超滤膜的制备方法，包括如下步骤。
[0024]1.1按重量比称取，膜基材:过氯乙烯(CPVC)树脂，化学纯，用量16.5% ;溶剂:N, N- 二甲基乙酰胺(DMAC)，化学纯，用量80.0% ;致孔剂:聚乙烯吡咯烷酮K30 (PVP)，化学纯，用量2.5% ;添加剂:纳米级氧化铝(A1203)，分析纯，用量0.5% ;接枝剂:多乙烯多胺，化学纯，用量0.5%ο
[0025]1.2将膜基材过氯乙烯树脂烘干。烘干方法是，将过氯乙烯树脂平铺在托盘上且内置于电热鼓风干燥箱中，60°C烘24hr以上。
[0026]1.3向铸膜液配制釜中加入溶剂N，N- 二甲基乙酰胺，并将其升温至配制温度，配制温度设置为60