一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法

2023-06-22 13:29:11 2

專利名稱：一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法
技術領域：
本發明屬於共混膜的製備領域，特別涉及一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法。
背景技術：
膜分離技術是一種新型的高分離、濃縮、提純及淨化技術，它的出現很好的解決了傳統水處理技術在處理廢水時存在的問題。與傳統水處理技術相比，膜分離技術具有能耗低、可在常溫下連續操作、分離效率高、無二次汙染、運行費用低等優點，因此膜分離技術在廢水處理中已經得到了廣泛的應用，且具有廣闊的前景。超濾膜是眾多膜分離技術中的一種，在上世紀60年代就實現了工業化的生產。超濾膜技術被廣泛的應用於生活汙水和多種工業廢水的處理中。超濾膜材料主要包括無機膜材料和有機膜材料。膜材料開發是膜分離技術重要的一個分支方向。在新型膜材料開發領域中，聚氯乙烯引起了人們的關注和研究，因為其具有化學性質穩定，耐酸、鹼，耐微生物侵蝕，價格便宜，來源豐富等優點。但是研究中發現，聚氯乙烯制膜過程中易收縮、起皺，膜的脆性大、疏水性強、水通量小、不耐汙染。另一種高分子材料一聚醚碸是一種綜合性能優異的熱塑性材料，具有優異的耐熱性能、機械性能和耐腐蝕性。聚醚碸也被用來製備高性能的超濾膜和反滲透膜。同時，聚醚碸膜的材料也有疏水性強的缺點。添加劑在膜製備過程中的作用是不可忽略的，採用納米無機小分子(納米氧化鋅、納米二氧化鈦、納米氧化鋁、納米二氧化矽)對超濾膜進行改性可以有效的改進膜的親水性和膜的微觀結構。纖維素衍生物可以有效的提高膜的親水性能，改善抗汙染性能。採用一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法，可以製備出一種成本較低，機械性能好，水通量大，親水性可調節的膜材料。具有廣闊的應用前景。採用聚氯乙烯和聚醚碸作為制膜材料已有許多文獻和專利報導。CN1772813A介紹了一種酚酞型聚醚碸和聚醚碸製備共混膜的方法，製備的膜的化學穩定性高，耐溫性好;CN102114389A介紹了一種載銀納米二氧化鈦/聚氯乙烯膜及其的製備方法，製備的膜的抑菌性和抗汙染性能得到了加強；CN102558595A介紹了一種聚偏氟乙烯膜或者聚氯乙烯膜表面改性方法，提高了膜的親水性和抗汙染性能。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法，該發明的共混膜通量大、機械性能好，親水性可調節，制模成本低，具有較好的化學穩定性和耐熱性；本發明製備的膜可以應用於汙水處理、自來水廠淨化、中水回用、食物和生物製藥等領域，具有良好的應用前景。本發明的一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物的製備方法，包括
(I)按質量百分數，將聚氯乙烯79Γ18%，聚醚碸3. 6% 8%，纖維素衍生物2% 8%，納米添加劑19Γ5%混合添加到餘量溶劑中，6(T90°C條件下加熱攪拌3飛小時，靜置，脫泡，得到鑄膜液；(2)用刮刀將鑄膜液平鋪一層，預蒸發5 30s，然後浸入1(T30°C的凝固浴中成膜，洗滌，浸泡除去殘留在膜中的溶劑，經保孔處理後低溫烘乾，即得聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜。所述步驟(I)中聚氯乙烯的聚合度為80(Tl800。所述步驟(I)中纖維素衍生 物為醋酸纖維素、二醋酸纖維素酯或羥甲基纖維素。所述步驟(I)中納米添加劑為納米氧化鋅、納米二氧化鈦、納米氧化鋁、納米二氧化矽中的一種或幾種。所述步驟(I)中的溶劑為二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮中的一種或幾種。所述步驟(2)中在相對溼度為5(Γ90%的空氣中預蒸發。所述步驟(2)中的凝固浴為含有質量分數為(Γ20%的乙醇、丁醇的水溶液。所述步驟(2)中用蒸餾水洗滌。所述步驟(2)所得的共混膜為平板膜。本發明的共混膜中採用聚醚碸和纖維素類衍生物作為共混材料，加入聚醚碸可以明顯改善膜的機械性能，包括拉伸強度和最大伸長倍數，同時聚醚碸具有良好的化學穩定性和耐熱性；加入纖維素衍生物可以明顯改善膜的親水性能，從而提高膜的耐汙染性能。本發明採用相轉化法來製備聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜，改善了 PVC膜的機械性能和親水性能，增強了 PVC膜的應用性。有益效果( I)本發明的共混膜通量大，機械性能好，親水性可調節，制膜成本低，具有較好的化學穩定性和耐熱性；(2)本發明的所涉及的平板膜的厚度為10(Γ300μπι，蒸餾水測得水通量為80 2000L/(m2· h) (O. 15MPa)，耐受壓力彡 O.1Mpa ；(3)本發明製備的共混膜可以應用於汙水處理、自來水廠淨化、中水回用、食品和生物製藥等領域，具有良好的應用前景。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。實施例1(I)將質量分數分別為10%的聚氯乙烯、5. 5%聚醚碸、4%醋酸纖維素，質量分數為3%的納米氧化鋅，質量分數為77. 5%溶劑N，N- 二甲基乙醯胺放入到錐形瓶中，置於恆溫80° C的水浴鍋中下攪拌直至完全溶解，靜置、脫泡後備用；(2)將潔淨的玻璃板、刮刀和鑄膜液的溫度保持一致，在玻璃板上刮出厚度為200 μ m的平板膜，先預蒸發20s，然後侵入20°C的水浴中固化成膜；
(3)待薄膜脫落後從水浴中取出，用蒸餾水充分洗滌、浸泡除去殘留在膜中的溶劑，經保孔處理後低溫烘乾，得到膜成品。該膜在溼潤條件下測得的在O. 15MPa下水通量為900L/ (m2. h)，幹膜的接觸角為42°，通量大，親水性好。可用於納濾或者反滲透之前汙水的預處理。實施例2(I)將質量分數分別為12%的聚氯乙烯、6%聚醚碸、2%醋酸纖維素，質量分數為2%的納米氧化矽，質量分數為78%溶劑N，N-二甲基乙醯胺放入到錐形瓶中，置於恆溫80° C的水浴鍋中下攪拌直至完全溶解，靜置、脫泡後備用；(2)將潔淨的玻璃板、刮刀和鑄膜液的溫度保持一致，在玻璃板上刮出厚度為200 μ m的平板膜，先預蒸發30s，然後侵入10°C的水浴中固化成膜；
(3)待薄膜脫落後從水浴中取出，用蒸餾水充分洗滌、浸泡除去殘留在膜中的溶劑，經保孔處理後低溫烘乾，得到膜成品。該膜在溼潤條件下測得的在O. 15MPa下水通量為600L/ (m2. h)，幹膜的接觸角為56°，機械性能好，耐壓強度大。可用於納濾或者反滲透之前汙水的預處理。實施例3(I)將質量分數分別為5%的聚氯乙烯、12%聚醚碸、1%的醋酸纖維素，質量分數為2%的納米二氧化鈦，質量分數為80%溶劑N，N- 二甲基乙醯胺放入到錐形瓶中，置於恆溫80° C的水浴鍋中下攪拌直至完全溶解，靜置、脫泡後備用；(2)將潔淨的玻璃板、刮刀和鑄膜液的溫度保持一致，在玻璃板上刮出厚度為200 μ m的平板膜，先預蒸發5s，然後侵入30°C的水浴中固化成膜；(3)待薄膜脫落後從水浴中取出，用蒸餾水充分洗滌、浸泡除去殘留在膜中的溶劑，經保孔處理後低溫烘乾，得到膜成品。該膜在溼潤條件下測得的在O. 15MPa下水通量為410L/ (m2. h)，幹膜的接觸角為65°，最大拉伸長度為原來的2倍，機械性能好，耐壓強度大。
權利要求
1.一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法，包括(1)按質量百分數，將聚氯乙烯79Γ18%，聚醚碸3.69Γ8%，纖維素衍生物2% 8%，納米添加劑19Γ5%混合添加到餘量溶劑中，6(T90°C條件下加熱攪拌3飛小時，靜置，脫泡，得到鑄膜液；(2)用刮刀將鑄膜液平鋪一層，預蒸發5 30s，然後浸入1(T30°C的凝固浴中成膜，洗滌，浸泡，烘乾，即得聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜。
2.根據權利要求1所述的一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法， 其特徵在於所述步驟(I)中的聚氯乙烯的聚合度為80(Γ1800。
3.根據權利要求1所述的一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法， 其特徵在於所述步驟(I)中纖維素衍生物為醋酸纖維素、二醋酸纖維素酯或羥甲基纖維素。
4.根據權利要求1所述的一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法， 其特徵在於所述步驟(I)中納米添加劑為納米氧化鋅、納米二氧化鈦、納米氧化鋁、納米二氧化矽中的一種或幾種。
5.根據權利要求1所述的一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法， 其特徵在於所述步驟(I)中的溶劑為二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮中的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法， 其特徵在於所述步驟(2)中在相對溼度為50、0%的空氣中預蒸發。
7.根據權利要求1所述的一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法， 其特徵在於所述步驟(2)中的凝固浴為含有質量分數為(Γ20%的乙醇、丁醇的水溶液。
8.根據權利要求1所述的一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法， 其特徵在於所述步驟(2)中用蒸餾水洗滌。
9.根據權利要求1所述的一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法， 其特徵在於所述步驟(2)所得的共混膜為平板膜。
全文摘要
本發明涉及一種聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜的製備方法，包括(1)將聚氯乙烯，聚醚碸，纖維素衍生物，納米添加劑混合添加到溶劑中，60~90℃條件下加熱攪拌3~6小時，靜置，脫泡，得到鑄膜液；(2)用刮刀將鑄膜液平鋪一層，預蒸發5~30s，然後浸入10~30℃的凝固浴中成膜，洗滌，浸泡，烘乾，即得聚氯乙烯/聚醚碸/纖維素衍生物共混膜。本發明的共混膜通量大、機械性能好，親水性可調節，制膜成本低，具有較好的化學穩定性和耐熱性；本發明製備的共混膜可以應用於汙水處理、自來水廠淨化、中水回用、食品和生物製藥等領域，具有良好的應用前景。
文檔編號B01D71/30GK103007785SQ20131000386
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月6日 優先權日2013年1月6日
發明者王軍, 陳高升, 李玉龍, 吳俊 , 蔣淑紅 申請人:東華大學