本发明属于聚烯烃微滤膜的制备领域,特别涉及一种通过结合聚合物共混增容原理和溶析法制备互穿网络的双连续孔结构聚烯烃微滤膜的方法。
背景技术:
膜分离技术是一种新兴的多种学科交叉的技术,已经成为工业上气体分离、水溶液分离、化学产品和生化产品分离与纯化的重要过程,广泛应用于食品、饮料加工过程、工业污水处理、大规模空气分离、湿法冶金技术等。分离膜是膜分离技术的核心。
聚烯烃微滤膜具有比重小、力学性能良好、耐热性较高、化学性能稳定、无毒、无味等特点,已被广泛地应用在汽车、包装、化工、电器等行业。目前聚烯烃微孔材料的制备方法主要是熔融拉伸法(mscs)和热致相分离法(tips)。中国专利cn106133042a和中国专cn104494157a通过熔融拉伸法制备聚烯烃微滤膜。专利使用熔融拉伸法得到的微滤膜操作简单,力学性能优异,但是孔隙率较低,孔径分布不均匀且孔径大小难调。中国专利cn1718627和中国专利cn101862601a通过热致相分离法制备聚烯烃微滤膜。专利使用热致相分离法得到的微滤膜孔隙率高,孔径均匀并且大小可调,但是由于聚合物含量低,所以得到的微滤膜力学性能较差,并且制备过程中需要使用有毒的稀释剂,对人体和环境均会造成危害。
现有技术中,使用增容剂通过相分离法来制备微滤膜如中国专利cn105983350a,cn108385197a,这种制备方法虽然能得到性能更好的微滤膜,但还是会受到相分离法的限制,如必须使用毒性较大的稀释剂,得到的微滤膜力学性能相对较差;另有技术将两种非极性聚合物共混,通过溶析法,使用有机溶剂除去其中一种聚合物制得微滤膜,如中国专利cn103861481a,这种制备过程中必须使用到有毒的有机溶剂,对人体和环境都会造成危害。而添加增容剂将非极性的聚烯烃聚合物和极性的水溶性聚合物共混,然后通过溶析法溶出共混物中的水溶性聚合物制得微滤膜的专利目前还没有报道。
技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题是提供一种通过聚合物共混增容原理和溶析法制备双连续聚烯烃微滤膜的方法,以克服现有技术中聚烯烃微孔材料采用mscs法难以控制孔径且孔隙率低的缺陷。
本发明是将增容法和溶析法这两种方法相结合,通过绿色的制备方法制得孔隙率高,孔径可调,力学性能优异的聚烯烃微滤膜。
本发明提供一种双连续聚烯烃微滤膜,将聚烯烃、水溶性高分子物质和增容剂混合,通过平板硫化机压膜或双螺杆挤出机挤出成膜,然后萃取得到。
所述聚烯烃为聚乙烯或聚丙烯。
所述水溶性高分子物质包括聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮或水溶性淀粉。
所述增容剂为高分子增容剂,优选地,增容剂为马来酸酐接枝聚烯烃或乙烯-乙烯醇共聚物。
所述聚烯烃微滤膜截面呈现双连续状结构,孔隙率为10%~95%,平均孔径为0.1~10μm。
本发明还提供一种双连续聚烯烃微滤膜的制备方法,包括:
将聚烯烃、水溶性高分子物质和增容剂以质量比30~70:30~70:1~30混合,将得到的混合物通过平板硫化机压膜或双螺杆挤出机挤出成膜,置于萃取剂中萃取除去水溶性高分子物质,保孔处理,干燥,得到双连续聚烯烃微滤膜。
所述通过平板硫化机压膜的压力为1~15mpa,温度为150~240℃。
所述双螺杆挤出机挤出成膜的工艺参数为:双螺杆挤出机下料口到模口的温度依次为150~240℃,150~240℃,150~240℃,150~240℃,150~240℃,主机转速为10~200rpm,挤出后拉伸温度为80~120℃,拉伸率为30%~200%。
所述萃取剂温度为1~100℃。
所述萃取剂为质量分数为0~60%的有机溶剂的水溶液。
所述保孔处理采用的保孔剂为:质量分数为10~60%的有机溶剂的水溶液;保孔处理时间为1~48小时。
所述有机溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜或醇。
所述醇为c1-c10的一元醇、二元醇、三元醇中的一种或几种。
所述干燥温度为20~80℃,干燥时间为0.5小时以上。
本发明还提供一种双连续聚烯烃微滤膜的应用。例如用于水处理或生物医用。
本发明结合了聚合物共混增容原理及溶析法成孔原理,将基体聚合物、水溶性聚合物和增容剂共混,用模压、挤出或注塑等加工方法制膜或其他所需形状,然后用水除去水溶性聚合物,得到孔与孔相互连通的开孔型微孔材料。本发明代替了传统热致相分离法中稀释剂的使用,降低了对环境的污染。
本发明涉及的聚烯烃微滤膜截面呈现互穿网络双连续孔状结构,互穿网络双连续孔状结构在过滤时可实现大通量的效果。
有益效果
(1)本发明利用聚烯烃和水溶性高分子共混熔融挤出来生产分离膜,通过添加增容剂,改善了膜的性能,提高共混膜的强度和韧性,并且水通量和气体通量得到提高,气体通量为20~2×108l/(m2*h*0.1mpa),水通量为20~1×105l/(m2*h*0.1mpa)。
(2)本发明具有工艺简单、易于成孔、原料廉价易得、易于工业化生产、环保等特点。
附图说明
图1是本发明双螺杆挤出中空纤维膜的流程示意图。
图2是实施例7中聚丙烯微滤膜的截面扫描电子显微镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。以范围形式表达的值应当以灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的作为范围限值的数值,而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子区间,犹如每个数值和子区间被明确列举出。例如,“质量百分比为30%~70%"的范围应当理解为不仅包括明确列举出的30%和70%,还包括有所指范围内的单个浓度(如,40%,50%,60%)和子区间(例如,40%至45%,45%至55%,55%至60%,60%至65%,65%至70%)。本文使用的词语“包括”、“包含”、“具有”或其任何其他变体意欲涵盖非排它性的包括。例如,包括列出要素的工艺、方法、物品或设备不必受限于那些要素,而是可以包括其他没有明确列出或属于这种工艺、方法、物品或设备固有的要素。
本发明中所述的“相容”不仅是指完全相容,也可以理解为部分相容。
本专利涉及的聚合物主要是但不限于聚烯烃聚合物。
本发明中所采用的聚烯烃的种类包括聚丙烯和聚乙烯。在共混过程中,是需要将聚烯烃、水溶性聚合物、增容剂共混挤出,本发明中,采用了的水溶性聚合物包括聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、水溶性淀粉等,升温后进行混合,这里的混合物中,聚烯烃占重量百分比范围是30~70%,水溶性聚合物在两者的混合物中所占的重量百分比范围是30~70%。升温的温度优选170~250℃,可以使在该温度下聚烯烃能较好地与水溶性聚合物混合,在混合的过程中最好在真空下进行,防止氧化降解。另外,增容剂为高分子增容剂马来酸酐接枝聚烯烃、乙烯-乙烯醇共聚物。
在混合均匀后,共混物自然冷却,再将上述得到的聚合物膜浸入萃取液中,能够使水溶性聚合物融化降解,萃取液温度为0~100℃。所采用的萃取液能与水溶性聚合物互溶。
本发明使用的原料无毒无害,所以在化学化工过程中不会产生对大气造成污染的有害气体,而且也不会对人体有危害,操作方便。
实施例:
对下述各实施例得到的聚烯烃微滤膜进行如下技术指标的测试评估。
截面微观形态:干膜在液氮中断裂或直接溅射铂金后,用日本su8000型扫描电子显微镜测试;
膜水通量:按常规检测方法、比如下述文献中描述的方法测试:刘永健等,《膜科学与技术》,1998,18(4):42-45。测试压力为0.1mpa。膜水通量公式为:
式中:v为透过水的体积(l);s为膜有效面积(m2);t为渗透时间(h)
拉伸强度:将平板膜剪成60mm×10mm的尺寸,中空膜剪成长度为60mm的尺寸,用长春科新wdw3020型微机控制式电子万能试验机测试。
孔隙率:用称重法测试:
其中ε指孔隙率,ρ0指水溶性聚合物的密度,a指面积,δ指厚度。
孔连通性:用称重法测试:
其中η指孔连通性,ω水溶性聚合物指共混物中水溶性聚合物的质量百分比。
气体通量:通过排水法测试,测试压力为0.1mpa,气体通量公式为:
式中:v为排出水的体积(l);s为膜有效面积(m2);t为测试时间(h)。
断裂伸长率:将平板膜裁成60mm×10mm大小的尺寸,将中空膜剪成长度为60mm的尺寸,用wdw3020型电子万能试验机的夹具中进行拉伸试验,公式为:
其中η为断裂伸长率,l1为拉伸后长度,l0为拉伸前长度。
下面实施例中百分数为质量百分比。
试剂购买来源如下:
聚丙烯:韩国乐天化学;
聚乙烯:韩国乐天化学;
马来酸酐接枝聚丙烯:青岛优点化学有限公司;
聚乙二醇:江苏必胜化工有限公司;
聚乙烯基吡咯烷酮:南通润丰石油化工有限公司;
聚氧化乙烯:攻碧克新材料科技有限公司;
乙烯-乙烯醇共聚物:陶氏杜邦。
实施例1
按重量配比分别称取聚丙烯:聚氧化乙烯:马来酸酐接枝聚丙烯=70:30:1的质量百分比,其中聚丙烯重70g(占比为69.3%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为150℃,150℃,150℃,150℃,150℃,主机转速为1rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在20℃温度下干燥0.5小时,得到初生膜,再在80℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为30%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚氧化乙烯,萃取液为水,萃取液温度为1℃,将得到的膜进行保孔处理时间为1小时,保孔剂为10%的二甲基甲酰胺的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈海岛状,性能见表1。
实施例2
按重量配比分别称取聚丙烯:聚乙二醇:马来酸酐接枝聚乙烯=70:30:15的质量百分比,其中聚丙烯重70g(占比为60.9%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为160℃,160℃,160℃,160℃,160℃,主机转速为5rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在25℃温度下干燥1小时,得到初生膜,再在100℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为100%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙二醇,萃取液为10%的二甲基乙酰胺的水溶液,萃取液温度为100℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为24小时,保孔剂为20%的二甲基乙酰胺的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状,性能见表1。
实施例3
按重量配比分别称取聚丙烯:聚乙烯醇:马来酸酐接枝聚丙烯=70:30:30的质量百分比,其中聚丙烯重70g(占比为53.8%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为170℃,170℃,170℃,170℃,170℃,主机转速为10rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在30℃温度下干燥2小时,得到初生膜,再在120℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为200%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙烯醇,萃取液为10%的二甲基甲酰胺的水溶液,萃取液温度为50℃,将得到的膜进行保孔处理时间为48小时,保孔剂为10%的二甲基甲酰胺的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈纤维状,性能见表1。
实施例4
按重量配比分别称取聚丙烯:聚丙烯酰胺:马来酸酐接枝聚乙烯=60:40:1的质量百分比,其中聚丙烯重60g(占比为59.4%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,混合物在硫化机上在13mpa的压力下压膜,压膜温度为160℃。固化后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚丙烯酰胺,萃取液为30%的二甲基亚砜的水溶液,萃取液温度为1℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为0.5小时,保孔剂为30%的二甲基亚砜的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈海岛状,性能见表1。
实施例5
按重量配比分别称取聚丙烯:聚乙烯基吡咯烷酮:乙烯-乙烯醇共聚物=60:40:15的质量百分比,其中聚丙烯重60g(占比为52.2%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为190℃,190℃,190℃,190℃,190℃,主机转速为30rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在50℃温度下干燥4小时,得到初生膜,再在100℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为120%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙烯吡咯烷酮,萃取液为40%的甲醇的水溶液,萃取液温度为20℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为24小时,保孔剂为40%的甲醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状,性能见表1。
实施例6
按重量配比分别称取聚丙烯:水溶性淀粉:乙烯-乙烯醇共聚物=60:40:30的质量百分比,其中聚丙烯重60g(占比为46.2%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为195℃,195℃,195℃,195℃,195℃,主机转速为50rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在60℃温度下干燥5小时,得到初生膜,再在110℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为200%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的水溶性淀粉,萃取液为50%的乙醇的水溶液,萃取液温度为60℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为48小时,保孔剂为50%的乙醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈纤维状,性能见表1。
实施例7
按重量配比分别称取聚丙烯:聚乙烯基吡咯烷酮:乙烯-乙烯醇共聚物=50:50:5的质量百分比,其中聚丙烯重50g(占比为47.6%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为200℃,200℃,200℃,200℃,200℃,主机转速为70rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在70℃温度下干燥5小时,得到初生膜,再在80℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为30%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙烯基吡咯烷酮,萃取液为60%的一缩二乙二醇的水溶液,萃取液温度为10℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为18小时,保孔剂为60%的一缩二乙二醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。膜截面sem图见图2,可以明显看出其呈现双连续状结构,网孔相互交联。膜性能见表1。
实施例8
按重量配比分别称取聚丙烯:聚乙烯基吡咯烷酮:马来酸酐接枝聚丙烯=50:50:18的质量百分比,其中聚丙烯重50g(占比为42.4%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,混合物在硫化机上在9mpa的压力下压膜,压膜温度为230℃。固化后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙烯基吡咯烷酮,萃取液为50%的二缩三乙二醇的水溶液,萃取液温度为10℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为18小时,保孔剂为50%的二缩三乙二醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状,性能见表1。
实施例9
按重量配比分别称取聚丙烯:聚乙烯基吡咯烷酮:马来酸酐接枝聚乙烯=50:50:26的质量百分比,其中聚丙烯重50g(占比为39.7%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为220℃,220℃,220℃,220℃,220℃,主机转速为120rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在70℃温度下干燥7小时,得到初生膜,再在100℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为180%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙烯基吡咯烷酮,萃取液为40%的二甘醇的水溶液,萃取液温度为60℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为24小时,保孔剂为40%的二甘醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈纤维状,性能见表1。
实施例10
按重量配比分别称取聚丙烯:聚丙烯酰胺:马来酸酐接枝聚丙烯=40:60:2的质量百分比,其中聚丙烯重40g(占比为39.2%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为230℃,230℃,230℃,230℃,230℃,主机转速为110rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在60℃温度下干燥8小时,得到初生膜,再在85℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为60%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚丙烯酰胺,萃取液为30%的三甘醇的水溶液,萃取液温度为100℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为48小时,保孔剂为30%的三甘醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈海岛状,性能见表1。
实施例11
按重量配比分别称取聚丙烯:聚丙烯酰胺:马来酸酐接枝聚乙烯=40:60:16的质量百分比,其中聚丙烯重40g(占比为34.5%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为240℃,240℃,240℃,240℃,240℃,主机转速为160rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在50℃温度下干燥9小时,得到初生膜,再在105℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为140%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚丙烯酰胺,萃取液为20%的乙醇的水溶液,萃取液温度为5℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为1小时,保孔剂为20%的乙醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状,性能见表1。
实施例12
按重量配比分别称取聚丙烯:聚乙烯醇:乙烯-乙烯醇共聚物=40:60:30的质量百分比,其中聚丙烯重40g(占比为30.8%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,混合物在硫化机上在6mpa的压力下压膜,压膜温度为210℃。固化后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙烯醇,萃取液为10%的甲醇的水溶液,萃取液温度为40℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为15小时,保孔剂为10%的甲醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈纤维状,性能见表1。
实施例13
按重量配比分别称取聚丙烯:水溶性淀粉:乙烯-乙烯醇共聚物=40:60:8的质量百分比,其中聚丙烯重40g(占比为37%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为160℃,170℃,190℃,210℃,240℃,主机转速为160rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在20℃温度下干燥13小时,得到初生膜,再在81℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为50%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的水溶性淀粉,萃取液为10%的二甲基甲酰胺的水溶液,萃取液温度为40℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为5小时,保孔剂为10%的三甘醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状,性能见表1。
实施例14
按重量配比分别称取聚丙烯:聚氧化乙烯:马来酸酐接枝聚丙烯=40:60:14的质量百分比,其中聚丙烯重40g(占比为35.1%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为150℃,170℃,190℃,210℃,220℃,主机转速为180rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在80℃温度下干燥10小时,得到初生膜,再在98℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为100%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚氧化乙烯,萃取液为水,萃取液温度为90℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为48小时,保孔剂为60%的三甘醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状,性能见表1。
实施例15
按重量配比分别称取聚丙烯:聚乙烯醇:乙烯-乙烯醇共聚物=40:60:30的质量百分比,其中聚丙烯重40g(占比为30.8%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为180℃,190℃,205℃,210℃,230℃,主机转速为50rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在60℃温度下干燥2小时,得到初生膜,再在120℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为200%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙烯醇,萃取液为30%的n-甲基吡咯烷酮的水溶液,萃取液温度为40℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为15小时,保孔剂为10%的二甘醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈海岛状,性能见表1。
实施例16
按重量配比分别称取聚丙烯:水溶性淀粉:乙烯-乙烯醇共聚物=30:70:7的质量百分比,其中聚丙烯重30g(占比为28%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为165℃,175℃,195℃,215℃,235℃,主机转速为120rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在25℃温度下干燥13小时,得到初生膜,再在86℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为55%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的水溶性淀粉,萃取液为15%的二甲基甲酰胺的水溶液,萃取液温度为45℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为6小时,保孔剂为30%的三甘醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状,性能见表1。
实施例17
按重量配比分别称取聚丙烯:聚氧化乙烯:乙烯-乙烯醇共聚物=30:70:16的质量百分比,其中聚丙烯重30g(占比为25.9%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,混合物在硫化机上在3mpa的压力下压膜,压膜温度为190℃。固化后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚氧化乙烯,萃取液为水,萃取液温度为70℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为45小时,保孔剂为50%的三甘醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状结构,性能见表1。
实施例18
按重量配比分别称取聚丙烯:聚丙烯酰胺:乙烯-乙烯醇共聚物=30:70:29的质量百分比,其中聚丙烯重30g(占比为23.3%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为185℃,195℃,210℃,215℃,235℃,主机转速为150rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在20℃温度下干燥5小时,得到初生膜,再在120℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为200%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚丙烯酰胺,萃取液为30%的二甲基亚砜的水溶液,萃取液温度为40℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为15小时,保孔剂为40%的乙醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈纤维状,性能见表1。
实施例19
按重量配比分别称取聚乙烯:聚丙烯酰胺:马来酸酐接枝聚丙烯=70:30:1的质量百分比,其中聚乙烯重70g(占比为69.3%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为150℃,150℃,150℃,150℃,150℃,主机转速为1rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在20℃温度下干燥0.5小时,得到初生膜,再在80℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为30%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚丙烯酰胺,萃取液为水,萃取液温度为1℃,将得到的膜进行保孔处理时间为1小时,保孔剂为10%的二甲基甲酰胺的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈海岛状,性能见表1。
实施例20
按重量配比分别称取聚乙烯:聚乙二醇:乙烯-乙烯醇共聚物=70:30:15的质量百分比,其中聚乙烯重70g(占比为68.9%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为160℃,160℃,160℃,160℃,160℃,主机转速为5rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在25℃温度下干燥1小时,得到初生膜,再在100℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为100%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙二醇,萃取液为10%的二甲基乙酰胺的水溶液,萃取液温度为100℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为24小时,保孔剂为20%的二甲基乙酰胺的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜呈双连续结构,性能见表1。
实施例21
按重量配比分别称取聚乙烯:聚乙烯醇:马来酸酐接枝聚丙烯=70:30:30的质量百分比,其中聚乙烯重70g(占比为53.8%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,混合物在硫化机上在12mpa的压力下压膜,压膜温度为220℃。固化后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙烯醇,萃取液为10%的二甲基甲酰胺的水溶液,萃取液温度为50℃,将得到的膜进行保孔处理时间为48小时,保孔剂为10%的二甲基甲酰胺的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈纤维状结构,性能见表1。
实施例22
按重量配比分别称取聚乙烯:水溶性淀粉:马来酸酐接枝聚乙烯=60:40:1的质量百分比,其中聚乙烯重60g(占比为59.4%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为180℃,180℃,180℃,180℃,180℃,主机转速为20rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在40℃温度下干燥3小时,得到初生膜,再在80℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为50%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的水溶性淀粉,萃取液为30%的二甲基亚砜的水溶液,萃取液温度为1℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为0.5小时,保孔剂为30%的二甲基亚砜的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈海岛状结构,性能见表1。
实施例23
按重量配比分别称取聚乙烯:聚乙烯基吡咯烷酮:马来酸酐接枝聚乙烯=60:40:15的质量百分比,其中聚乙烯重60g(占比为52.2%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为190℃,190℃,190℃,190℃,190℃,主机转速为30rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在50℃温度下干燥4小时,得到初生膜,再在99℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为120%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙烯基吡咯烷酮,萃取液为40%的甲醇的水溶液,萃取液温度为20℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为24小时,保孔剂为40%的甲醇的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状结构,性能见表1。
实施例24
按重量配比分别称取聚乙烯:水溶性淀粉:乙烯-乙烯醇共聚物=60:40:30的质量百分比,其中聚乙烯重60g(占比为46.2%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为195℃,195℃,195℃,195℃,195℃,主机转速为50rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在60℃温度下干燥5小时,得到初生膜,再在115℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为200%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的水溶性淀粉,萃取液为50%的乙醇的水溶液,萃取液温度为60℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为48小时,保孔剂为50%的乙醇的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈纤维状结构,性能见表1。
实施例25
按重量配比分别称取聚乙烯:聚乙烯基吡咯烷酮:乙烯-乙烯醇共聚物=50:50:5的质量百分比,其中聚乙烯重50g(占比为47.6%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为200℃,200℃,200℃,200℃,200℃,主机转速为70rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在70℃温度下干燥5小时,得到初生膜,再在82℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为30%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙烯基吡咯烷酮,萃取液为60%的一缩二乙二醇的水溶液,萃取液温度为10℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为18小时,保孔剂为60%的一缩二乙二醇的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状结构,性能见表1。
实施例26
按重量配比分别称取聚乙烯:水溶性淀粉:马来酸酐接枝聚丙烯=50:50:18的质量百分比,其中聚乙烯重50g(占比为42.4%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,混合物在硫化机上在5mpa的压力下压膜,压膜温度为180℃。固化后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的水溶性淀粉,萃取液为50%的二缩三乙二醇的水溶液,萃取液温度为10℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为18小时,保孔剂为50%的二缩三乙二醇的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状结构,性能见表1。
实施例27
按重量配比分别称取聚乙烯:聚乙烯基吡咯烷酮:马来酸酐接枝聚乙烯=50:50:26的质量百分比,其中聚乙烯重50g(占比为39.7%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为220℃,220℃,220℃,220℃,220℃,主机转速为120rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在70℃温度下干燥7小时,得到初生膜,再在120℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为190%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙烯基吡咯烷酮,萃取液为40%的二甘醇的水溶液,萃取液温度为60℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为24小时,保孔剂为40%的二甘醇的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈纤维状结构,性能见表1。
实施例28
按重量配比分别称取聚乙烯:聚丙烯酰胺:马来酸酐接枝聚丙烯=40:60:2的质量百分比,其中聚乙烯重40g(占比为39.2%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为230℃,230℃,230℃,230℃,230℃,主机转速为110rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在60℃温度下干燥8小时,得到初生膜,再在80℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为60%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚丙烯酰胺,萃取液为30%的三甘醇的水溶液,萃取液温度为100℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为48小时,保孔剂为30%的三甘醇的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈海岛状结构,性能见表1。
实施例29
按重量配比分别称取聚乙烯:聚丙烯酰胺:马来酸酐接枝聚乙烯=40:60:16的质量百分比,其中聚乙烯重40g(占比为34.5%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为240℃,240℃,240℃,240℃,240℃,主机转速为160rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在50℃温度下干燥9小时,得到初生膜,再在100℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为140%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚丙烯酰胺,萃取液为20%的乙醇的水溶液,萃取液温度为5℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为1小时,保孔剂为20%的乙醇的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状结构,性能见表1。
实施例30
按重量配比分别称取聚乙烯:聚乙烯醇:马来酸酐接枝聚乙烯=40:60:30的质量百分比,其中聚乙烯重40g(占比为30.8%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,混合物在硫化机上在1mpa的压力下压膜,压膜温度为150℃。固化后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙烯醇,萃取液为10%的甲醇的水溶液,萃取液温度为40℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为15小时,保孔剂为10%的甲醇的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈纤维状结构,性能见表1。
实施例31
按重量配比分别称取聚乙烯:水溶性淀粉:乙烯-乙烯醇共聚物=40:60:8的质量百分比,其中聚乙烯重40g(占比为37%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为160℃,170℃,190℃,210℃,240℃,主机转速为160rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在20℃温度下干燥13小时,得到初生膜,再在80℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为50%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的水溶性淀粉,萃取液为10%的二甲基甲酰胺的水溶液,萃取液温度为40℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为5小时,保孔剂为10%的三甘醇的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状结构,性能见表1。
实施例32
按重量配比分别称取聚乙烯:聚氧化乙烯:乙烯-乙烯醇共聚物=40:60:14的质量百分比,其中聚乙烯重40g(占比为35.1%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为150℃,170℃,190℃,210℃,220℃,主机转速为180rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在80℃温度下干燥10小时,得到初生膜,再在85℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为100%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚氧化乙烯,萃取液为水,萃取液温度为90℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为48小时,保孔剂为60%的三甘醇的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状结构,性能见表1。
实施例33
按重量配比分别称取聚乙烯:聚乙烯醇:乙烯-乙烯醇共聚物=40:60:30的质量百分比,其中聚乙烯重40g(占比为30.8%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,混合物在硫化机上在10mpa的压力下压膜,压膜温度为200℃。固化后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙烯醇,萃取液为30%的n-甲基吡咯烷酮的水溶液,萃取液温度为40℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为15小时,保孔剂为10%的二甘醇的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈纤维状结构,性能见表1。
实施例34
按重量配比分别称取聚乙烯:水溶性淀粉:乙烯-乙烯醇共聚物=30:70:7的质量百分比,其中聚乙烯重30g(占比为28%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为165℃,175℃,195℃,215℃,235℃,主机转速为120rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在25℃温度下干燥13小时,得到初生膜,再在85℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为55%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的水溶性淀粉,萃取液为15%的二甲基甲酰胺的水溶液,萃取液温度为45℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为6小时,保孔剂为30%的三甘醇的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状结构,性能见表1。
实施例35
按重量配比分别称取聚乙烯:聚氧化乙烯:乙烯-乙烯醇共聚物=30:70:16的质量百分比,其中聚乙烯重30g(占比为25.9%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为155℃,175℃,195℃,215℃,225℃,主机转速为185rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在85℃温度下干燥15小时,得到初生膜,再在105℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为110%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚氧化乙烯,萃取液为水,萃取液温度为70℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为45小时,保孔剂为50%的三甘醇的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈双连续状结构,性能见表1。
实施例36
按重量配比分别称取聚乙烯:聚丙烯酰胺:乙烯-乙烯醇共聚物=30:70:29的质量百分比,其中聚乙烯重30g(占比为23.3%),将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,混合物在硫化机上在15mpa的压力下压膜,压膜温度为240℃。固化后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚丙烯酰胺,萃取液为30%的二甲基亚砜的水溶液,萃取液温度为40℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为15小时,保孔剂为40%的乙醇的水溶液,干燥后即得聚乙烯微滤膜。按上述配料制备的中空纤维膜结构呈纤维状结构,性能见表1。
对比例1(对比实施例7)
按重量配比分别称取聚丙烯:聚乙烯基吡咯烷酮=50:50的质量百分比,聚丙烯占比为50%,将上述称量好的成分加入高速混合机中混合均匀,然后将混合物加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机挤出成型的温度下料口到模口依次为200℃,200℃,200℃,200℃,200℃,主机转速为70rpm。经熔融挤出,得中空纤维膜,将基膜在70℃温度下干燥5小时,得到初生膜,再在80℃温度下拉伸得到分离膜,拉伸率为30%。然后将膜侵泡在萃取液中经过多次萃取,萃取出膜内的聚乙烯基吡咯烷酮,萃取液为60%的一缩二乙二醇的水溶液,萃取液温度为10℃,将得到的膜进行保孔处理,时间为18小时,保孔剂为60%的一缩二乙二醇的水溶液,干燥后即得聚丙烯微滤膜。测试性能见表1。
表1聚烯烃多孔膜的制备参数及性能
从表1中可以看出,在添加了增容剂后的微滤膜体系水通量和气体通量都非常大,而没有加入增容剂的微滤膜没有水通量和气体通量。并且加入增容剂后拉伸强度和断裂伸长率都比较大。
应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。