聚偏氟乙烯微孔薄膜的製備方法
2023-06-09 06:50:46
聚偏氟乙烯微孔薄膜的製備方法
【專利摘要】本發明涉及了一種聚偏氟乙烯微孔薄膜的製備工藝，該方法採用非水溶性的酯類致孔添加劑，改變了傳統的浸沒沉澱相分離法的制膜工藝。本發明的特點在於：溶劑選用N，N-二甲基甲醯胺，致孔添加劑選用鄰苯二甲酸二甲酯，鄰苯二甲酸二丁酯，鄰苯二甲酸二辛脂，優選鄰苯二甲酸二丁酯，與水溶性的無機鹽小分子氯化鋰、氯化銨、硝酸鈉(NaNO3)，以及低分子水溶性聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮及甘油等相比較，非水溶性酯類致孔劑所製取的膜，微孔結構非常規整，微孔分布均勻，微孔孔徑分布窄，且微孔結構可控。而且本發明生產過程中低能耗、零排放，操作簡單，能實現大規模連續化生產，工藝可控性高，製品質量穩定。
【專利說明】 聚偏氟乙烯微孔薄膜的製備方法
一、【技術領域】
[0001]本發明涉及聚偏氟乙烯微孔薄膜的製備，具體來說是使用特定的致孔劑，採用浸沒沉澱法製備微孔薄膜，屬於高分子材料加工領域。
二、【背景技術】
[0002]聚偏氟乙烯是一種性能優良的結晶性聚合物，具有優異的機械強度、抗紫外線和耐氣候老化性、化學穩定性好，這些優點使得PVDF是一種理想的相轉化成膜材料。近年來國內外科研人員對聚偏氟乙烯成膜進行了深入研究，但作為工業用PVDF膜及由該膜製成的膜組件不多，尤其是平板膜的製備還有待改進。
[0003]由於聚偏氟乙烯具有上述優點，且能流涎成性能較好的薄膜，所以美國Millipore公司在20世紀80年代中期首先用該聚合物開發出Dur印ore型微孔膜，並推向市場。
[0004]浸沒沉澱法的基本原理是向聚合物溶液加入非溶劑使產生相分離，聚合物凝膠化而以固體形式沉析出來。其過程一般是將液態的聚合物溶液膜浸入非溶劑(凝固浴)中。此時聚合物溶液膜內的溶劑向凝固浴中擴散，而凝固浴中的非溶劑向聚合物溶液膜內擴散，形成動力學的雙擴散過程。隨著這個過程的不斷進行，體系發生熱力學液-液分相，經相轉化(固化)形成不同結構形態和性能的聚合物薄膜。
[0005]本發明的亮點在於；採用了非水溶性的鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸二異辛酯作為致孔劑，比傳統的浸沒沉澱法增加了一步成膜浴工藝，利用成膜浴來萃取凝膠態薄膜中的致孔劑，這樣可以更好的控制膜微孔的結構和形態。
三、
【發明內容】
[0006]本發明通過添加特定的致孔添加劑來製備聚偏氟乙烯微孔薄膜，在傳統的浸沒沉澱法基礎上增加了工藝步驟。該制膜工藝的特點是設備簡單、生產周期短、膜孔結構易控制，工藝連續，產品質量穩定，能耗低。製取的微孔薄膜製品厚度均一，微孔分布均勻，微孔孔徑分布窄，微孔孔徑的大小通過制膜工藝的可調節範圍為0.5μπι到2μπι之間且微孔膜的力學性能良好。
[0007]本發明的目標是由以下技術措施和工藝實現的。
[0008]聚偏氟乙烯微孔薄膜的製備方法包括以下工藝步驟:
[0009]第一步:鑄膜液的製備
[0010]按質量濃度稱取聚偏氟乙烯粉末樹脂和溶劑，並加入一定量的致孔添加劑，混合均勻後，在75°C下用水浴鍋進行恆溫溶解，攪拌溶解4h至鑄膜液為澄清透明的均一體系。
[0011]第二步:溶液薄膜製備
[0012]將第一步制好的鑄膜液，在支撐板上用刮刀均勻的刮製成一定厚度的溶液薄層，刀口 厚度:0.10mm-Q.2mm,刀口 寬度:0.3mm-0.5mm。
[0013]第三步:凝膠態薄膜製備
[0014]將第二步制好的溶液薄膜，在3s之內浸入到用純水作為的凝膠浴中，等待30s左右，溶劑和非溶劑進行相互擴散完成相分離之後，將凝膠態的薄膜從支撐板上揭下，凝膠浴的溫度為25°C。
[0015]第四步:微孔膜成型
[0016]將第三步中揭下的凝膠態薄膜，立刻浸入到丙酮和致孔劑按一定比例組成的成膜浴中，使丙酮將凝膠態薄膜中的致孔劑萃取出來，成膜浴溫度為25°C。
[0017]第五步:微孔膜製品
[0018]將第四步中所得的微孔膜在去離子水中浸泡、洗滌、晾乾後即成膜製品。
[0019]本發明與現有技術相比，具有以下特色和優點:
[0020]1、該方法使用的致孔添加劑為非水溶性的酯類致孔劑，與水溶性的無機鹽小分子氯化鋰、氯化銨、硝酸鈉(NaNO3)，以及低分子水溶性聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮及甘油等相比較，非水溶性酯類致孔劑所製取的膜，微孔結構非常規整，微孔分布均勻，微孔孔徑分布窄，且微孔結構可控。
[0021]2、本發明整個生產過程低能耗、零排放，操作簡單，能實現大規模連續化生產，而且工藝可控性高，製品質量穩定。
四、具體的實施方式
[0022]下面通過實施例對本發明進行具體描述。有必要指出的是實施例只用於對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護範圍的限制，該領域的技術熟練人員可以根據上述本
【發明內容】
對本發明做出一些非本質的改進和調整。
[0023]實施例一:按質量分數稱取聚偏氟乙烯粉末樹脂12g，溶劑N，N-二甲基甲醯胺84g，致孔劑鄰苯二甲酸二甲酯4g，在三口燒瓶內混合併攪拌均勻，將三口燒瓶放入恆溫水浴鍋，在75°C下用水浴鍋進行恆溫攪拌溶解，恆溫溶解4h至鑄膜液為澄清透明的均一體系，然後靜置脫泡lh，將鑄膜液用刮刀均勻的刮制在玻璃板上，刀口厚度:0.15mm，刀口寬度:0.3mm，所形成的溶液薄層約為0.15mm厚，將溶液薄層迅速的浸入到以去離子水作為的凝膠浴中，凝膠浴溫度為25°C，30s時將凝膠化的薄膜揭下迅速的浸入到成膜浴中，成膜浴為鄰苯二甲酸二甲酯和丙酮按照15: 85的比例組成，成膜浴的溫度為25°C，丙酮將凝膠態薄膜內的致孔劑萃取4h之後，將薄膜取出置於去離子水中洗滌、晾乾即得微孔膜，平均微孔孔徑為0.8 μ m，薄膜孔隙率為55.8%,水通量為236.3L/m2.h，拉伸強度為4.05MPa。
[0024]實施例二:按質量分數稱取聚偏氟乙烯粉末樹脂12g，溶劑N，N-二甲基甲醯胺84g，致孔劑鄰苯二甲酸二丁酯4g，在三口燒瓶內混合併攪拌均勻，將三口燒瓶放入恆溫水浴鍋，在75°C下用水浴鍋進行恆溫攪拌溶解，恆溫溶解4h至鑄膜液為澄清透明的均一體系，然後靜置脫泡lh，將鑄膜液用刮刀均勻的刮制在玻璃板上，刀口厚度:0.15mm，刀口寬度:0.3mm，所形成的溶液薄層約為0.15mm厚，將溶液薄層迅速的浸入到以去離子水作為的凝膠浴中，凝膠浴溫度為25°C，30s時將凝膠化的薄膜揭下迅速的浸入到成膜浴中，成膜浴為鄰苯二甲酸二丁酯和丙酮按照15: 85的比例組成，成膜浴的溫度為25°C，丙酮將凝膠態薄膜內的致孔劑萃取4h之後，將薄膜取出置於去離子水中洗滌、晾乾即得微孔膜，平均微孔孔徑為1.2 μ m，薄膜孔隙率為62.3%,水通量為353.7L/m2.h，拉伸強度為3.82MPa。
[0025]實施例三:按質量分數稱取聚偏氟乙烯粉末樹脂12g，溶劑N，N-二甲基甲醯胺84g，致孔劑鄰苯二甲酸二異辛酯4g，在三口燒瓶內混合併攪拌均勻，將三口燒瓶放入恆溫水浴鍋，在75°C下用水浴鍋進行恆溫攪拌溶解，恆溫溶解4h至鑄膜液為澄清透明的均一體系，然後靜置脫泡lh，將鑄膜液用刮刀均勻的刮制在玻璃板上，刀口厚度:0.15mm，刀口寬度:0.3mm，所形成的溶液薄層約為0.15mm厚，將溶液薄層迅速的浸入到以去離子水作為的凝膠浴中，凝膠浴溫度為25°C，30s時將凝膠化的薄膜揭下迅速的浸入到成膜浴中，成膜浴為鄰苯二甲酸二異辛酯和丙酮按照15: 85的比例組成，成膜浴的溫度為25°C，丙酮將凝膠態薄膜內的致孔劑萃取4h之後，將薄膜取出置於去離子水中洗滌、晾乾即得微孔膜，平均微孔孔徑為1.6 μ m，薄膜孔隙率為73.6%,水通量為362.lL/m2.h，拉伸強度為3.43MPa。
【權利要求】
1.聚偏氟乙烯微孔薄膜的製備方法，其特徵在於將計量的聚偏氟乙烯、溶劑和致孔添加劑混合後恆溫溶解為均一的鑄膜液，靜置脫泡以後將鑄膜液用刮刀刮製成一定厚度的溶液薄層，然後將溶液薄層浸入到凝膠固化浴當中，等待溶液薄層形成為凝膠態的薄膜之後，最後將凝膠態的薄膜浸入到成膜浴中，成膜浴將凝膠態薄膜當中的致孔劑萃取之後，便形成了聚偏氟乙烯微孔薄膜。
2.根據權利要求1所述的聚偏氟乙烯微孔薄膜的製備方法，其特徵在於:溶劑選用N，N-二甲基甲醯胺，致孔添加劑選用鄰苯二甲酸二甲酯，鄰苯二甲酸二丁酯，鄰苯二甲酸二異辛脂，優選鄰苯二甲酸二丁酯。
3.根據權利要求1所述的聚偏氟乙烯微孔薄膜的製備方法，其特徵在於:鑄膜液形成凝膠態的薄膜之後，由於致孔添加劑為非水溶性的有機大分子，因此依然保留在凝膠態薄膜當中，需要經過成膜浴中丙酮的萃取作用，才能最終形成聚偏氟乙烯微孔薄膜。
【文檔編號】B01D67/00GK104147945SQ201310178456
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月15日 優先權日:2013年5月15日
【發明者】苑會林, 邢勝俐 申請人:北京化工大學