一種uv固化的無支撐體多孔性高分子分離膜陽離子型表面修飾的方法
2023-05-24 05:43:56
一種uv固化的無支撐體多孔性高分子分離膜陽離子型表面修飾的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用紫外光(UV)固化的方法，對無支撐體多孔性高分子分離膜進行表面修飾，賦予膜表面帶有陽離子聚合物層，提高膜的滲透通量和處理含有對陽離子基團具有排斥作用的微粒及膠團等水溶液和懸浮液。其特徵包括以下步驟：將配置好的鑄膜液在承載基膜上刮膜，經凝固浴成膜、水洗、剝離，形成無支撐體多孔性高分子分離膜；將膜浸入由光引發劑、光敏性陽離子組分、助劑及溶劑組成的陽離子型表面修飾溶液後，置於紫外燈下輻照，形成交聯性陽離子型表面修飾層，再經水清洗、熱風乾燥，得到具有陽離子型表面修飾層的無支撐體多孔性高分子分離膜。本發明涉及的永久交聯修飾層不會在使用過程中滲出，汙染被處理產品，不會對高分子膜的分子鏈造成損傷，保持膜材料原有的性能。
【專利說明】 一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜陽離子型表
面修飾的方法
【技術領域】
[0001]一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜陽離子型表面修飾的方法，屬於高分子材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]高分子聚合物多孔性膜大多屬於疏水性材料，一般需對其表面進行修飾，改進膜材料的表面特性，以適應不同物料分離的要求。
[0003]通常採用物理法和化學法二種改性方法，物理法是在制膜時混入親水性材料，如聚乙二醇(PEG)，N，N-二甲基吡咯烷酮(PVP)等。所製得的膜由於是物理性共混，在使用過程中親水性材料會不斷滲出，導致膜分離的透過液產生總碳(TOC)及有機物含量(COD)等指標不合格，導致衛生性能不達標。同時隨著親水性材料的不斷滲出，膜的孔徑會發生變化，親水性能會降低。化學法是指對高分子聚合物材料通過化學反應的方法，在高分子聚合物鏈上接枝親水性基團，賦予膜的親水性，如磺化法、等離子法和輻照法等。這些方法的缺點在於對高分子鏈進行接枝的同時，也會對分子鏈造成損傷，影響其性能，而且這些方法對接枝官能團的種類局限性較強。
[0004]本發明基於多孔性膜與被分離液體電性匹配的膜表面進行修飾，分別賦予膜永久的親水性能、表面陽離子特性，可以提高膜的滲透性能和膜對不同電荷特性水溶液的抗汙染性及抑菌性等性能。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於研發一種用紫外光(UV)固化的方法，對無支撐體多孔性高分子分離膜進行表面修飾，賦予膜表面帶有陽離子聚合物層，提高膜的滲透通量和處理含有對陽離子基團具有排斥作用的微粒及膠團等水溶液或懸浮液。
[0006]按照本發明提供的技術方案，將配置好的鑄膜液在承載基膜上刮膜，經凝固浴成膜及水洗工序，將多孔性高分子膜與承載基膜剝離，形成無支撐體多孔性高分子分離膜；經水洗除去所含溶劑、非溶劑及添加劑後，浸入由光引發劑、光敏性陽離子組分、助劑及溶劑組成的陽離子型表面修飾溶液；將經過陽離子型表面修飾溶液浸泡的無支撐體多孔性高分子分離膜置於紫外燈下輻照，使光敏性陽離子組分固化形成交聯性陽離子型表面修飾層，經水清洗，洗去殘留的有機物；經熱風乾燥，得到具有陽離子型表面修飾層的無支撐體多孔性高分子分離膜。
[0007]所述無支撐體多孔性高分子分離膜為多孔性聚醚碸、聚碸、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈及氯化聚氯乙烯。
[0008]所述承載基膜為聚乙烯、聚丙烯、聚酯薄膜，薄膜厚度為0.1mm?2mm。
[0009]所述陽離子型表面修飾溶液組成如下，其組份按重量分數計:光引發劑為0.2份?5份,光敏性陽離子組分為0.5份?50份,助劑為I份?60份,溶劑為2份?98份.[0010]所述光引發劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羥基環己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-嗎啉基)-1_[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2，4，6-三甲基苯甲醯基-二苯基氧化膦、2，4，6-三甲基苯甲醯基苯基膦酸乙酯、2- 二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1- 丁酮、2-羥基-2-甲基-l-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲醯甲酸甲酯、2-羥基-4' -(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮中的一種或幾種。
[0011]所述光敏性陽離子組分為N，N-亞甲基二丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、雙丙酮丙烯醯胺、甲基丙烯酸二甲胺乙酯、丙烯酸二甲胺基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯中的一種或幾種。
[0012]所述助劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、乙二醇、乙二醇二甲醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單叔丁醚、乙二醇單甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、三乙二醇單甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇單乙醚、丙酮、一乙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺中的一種或幾種。
[0013]所述溶劑為水、甲醇、乙醇及丙醇中的一種或幾種。
[0014]所述UV固化時間為0.2秒?300秒。
[0015]所述水清洗為清水或去離子水中的一種或幾種。
[0016]所述熱風乾燥為:熱風溫度30?140°C，熱風壓力-0.098MPa?0.5MPa(表壓)，乾燥時間2秒?5小時。
[0017]本發明不同於現有膜物理法和化學改性法，經永久交聯的修飾層不會在使用過程中滲出，汙染被處理產品，不會對高分子膜的分子鏈造成損傷，保持膜材料原有的性能。
【具體實施方式】
[0018]下面結合【具體實施方式】進行說明，但所述實施例不構成對本發明的限制。
[0019]實施例1
[0020]一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜陽離子型表面修飾的方法，其組份按重量分數計，包括以下工藝步驟:
[0021]將以聚醚碸(PES)聚合物為膜材料的鑄膜液塗布於薄膜厚度為0.25mm的聚酯承載基薄膜上，經清水凝固浴成膜、水洗後，將PES膜與聚酯承載基膜剝離，形成多孔性無支撐體膜；進入去離子水洗槽水洗，經水洗後的多孔性無支撐體PES膜浸入組成為0.35份2-羥基-4' -(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、0.1份2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、0.5份二乙醇胺、I份丙烯酸二甲胺基乙酯、3份雙丙酮丙烯醯胺、3份甲基丙烯酸二甲胺乙酯、I份N，N-亞甲基二丙烯醯胺、12份乙二醇單乙醚、60份乙醇形成的陽離子型表面修飾溶液浸泡10分鐘後，進入UV輻照箱，箱內上下按置有5kw紫外燈管，輻射時間2秒。經輻照固化的膜再次進入去離子水洗槽，水洗溫度25V，水洗後進入熱風乾燥箱，熱風溫度110°C，熱風壓力0.002MPa (表壓)，乾燥時間0.3小時得到產品。所得的無支撐體PES多孔膜的含水量為0.1 %，膜孔徑0.2 μ m，膜純水通量8.5m3/ (m2.h.0.1MPa)，水接觸角測定結果為:接觸角由75°降到為10°的時間為16秒；25°C、24小時浸泡試驗耗氧量(以O計)增加量
0.12mg/L。
[0022]實施例2
[0023]一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜陽離子型表面修飾的方法，其組份按重量分數計，包括以下工藝步驟:
[0024]將以聚氯化聚氯乙烯(CPVC)聚合物為膜材料的鑄膜液塗布於薄膜厚度為0.3mm的聚乙烯承載基薄膜上，經清水凝固浴成膜、水洗後，將CPVC膜與聚氯乙烯承載基膜剝離，形成多孔性無支撐體膜；進入去離子水洗槽水洗，經水洗後的多孔性無支撐體CPVC膜浸入組成為0.35份2-羥基-2-甲基-l-[4- (2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮、0.6份三乙醇胺、2份N-羥甲基丙烯醯胺、4份雙丙酮丙烯醯胺、3份甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、I份N，N-亞甲基二丙烯醯胺、12份乙二醇單乙醚、40份乙醇和42份去離子水形成的陽離子型表面修飾溶液浸泡8分鐘後，進入UV輻照箱，箱內上下按置有5kw紫外燈管，輻射時間6秒。經輻照固化的膜再次進入去離子水洗槽，水洗溫度25°C，水洗後進入熱風乾燥箱，熱風溫度80°C，熱風壓力0.002MPa (表壓)，乾燥時間0.8小時，所得的無支撐體CPVC多孔膜的含水量為
0.1%,膜孔徑0.3 μ m，膜純水通量8.4m3/ (m2-h *0.1MPa)，水接觸角測定結果為:接觸角由75°降到為10°的時間為18秒；25°C、24小時浸泡試驗耗氧量(以O計)增加量0.1lmg/L0
[0025]實施例3
[0026]一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜陽離子型表面修飾的方法，其組份按重量分數計，包括以下工藝步驟:
[0027]將以聚醚碸(PES)聚合物為膜材料的鑄膜液塗布於薄膜厚度為0.25mm的聚酯承載基薄膜上，經清水凝固浴成膜、水洗後，將PES膜與聚酯承載基膜剝離，形成多孔性無支撐體膜；進入去離子水洗槽水洗，經水洗後的多孔性無支撐體PES膜浸入組成為0.35份2-羥基-2-甲基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮、0.5份二乙醇胺、I份N-羥甲基丙烯醯胺、3份雙丙酮丙烯醯胺、3份甲基丙烯酸二甲胺乙酯、I份N，N-亞甲基二丙烯醯胺、12份乙二醇單乙醚、40份乙醇和42份去離子水形成的陽離子型表面修飾溶液浸泡10分鐘後，進入UV輻照箱，箱內上下按置有5kw紫外燈管，輻射時間3秒。經輻照固化的膜再次進入去離子水洗槽，水洗溫度25V，水洗後進入熱風乾燥箱，熱風溫度110°C，熱風壓力0.002MPa(表壓)，乾燥時間0.3小時得到產品。所得的無支撐體PES多孔膜的含水量為0.1 %，膜孔徑0.2 μ m，m膜純水通量8.35m3/ (m2.h.0.1MPa)，水接觸角測定結果為:接觸角由75°降到為10°的時間為18秒；25°C、24小時浸泡試驗耗氧量(以O計)增加量0.12mg/L。
【權利要求】
1.一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜陽離子型表面修飾的方法，其特徵在於包括以下工藝步驟: (1)將配置好的高分子聚合物鑄膜液在承載基膜上刮膜，經凝固浴成膜及水洗工序，將多孔性高分子膜與承載基膜剝離，形成無支撐體多孔性高分子分離膜； (2)經水洗除去所含溶劑、非溶劑及添加劑後，浸入由光引發劑、光敏性陽離子組分、助劑及溶劑組成的陽離子型表面修飾溶液；將經過陽離子型表面修飾溶液浸泡的無支撐體多孔性高分子分離膜置於紫外燈下輻照，使光敏性陽離子組分固化形成交聯性陽離子型表面修飾層； (3)UV固化形成交聯性陽離子型表面修飾層的無支撐體多孔性高分子分離膜經水清洗，洗去殘留的有機物；經熱風乾燥，得到陽離子型表面修飾型無支撐體高分子多孔性分離膜。
2.根據權利要求1所述一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜陽離子型表面修飾的方法，其特徵是，所述無支撐體多孔性高分子分離膜其高分子聚合物為聚醚碸、聚碸、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈及氯化聚氯乙烯。 所述承載基膜為聚乙烯、聚丙烯、聚酯薄膜，薄膜厚度為0.1mm?2mm。
3.根據權利要求1所述一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜陽離子型表面修飾的方法，其特徵是，所述陽離子型表面修飾溶液組成如下，按重量分數計:0.4份?5份的光引發劑，I份?50份的光敏性陽離子組分，I份?60份的助劑,2份?98份的溶劑。 所述光引發劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羥基環己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-嗎啉基)-l-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2，4，6-三甲基苯甲醯基-二苯基氧化膦、2，4，6-三甲基苯甲醯基苯基膦酸乙酯、2- 二甲氨基-2-苄基-l-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1- 丁酮、2-羥基-2-甲基-l-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲醯甲酸甲酯、2-羥基-4' -(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮中的一種或幾種； 所述光敏性陽離子組分為N，N-亞甲基二丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、雙丙酮丙烯醯胺、甲基丙烯酸二甲胺乙酯、丙烯酸二甲胺基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯中的一種或幾種； 所述助劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、乙二醇、乙二醇二甲醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單叔丁醚、乙二醇單甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇乙醚；二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、三乙二醇單甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇單乙醚、丙酮、一乙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺中的一種或幾種。 所述溶劑為水、甲醇、乙醇及丙醇中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜陽離子型表面修飾的方法，其特徵是，所述UV固化時間為0.2?300秒。 所述水清洗為清水或去離子水中的一種或幾種。 所述熱風乾燥為:熱風溫度30?140°C，熱風壓力-0.098MPa?0.5MPa(表壓)，乾燥時間2秒?5小時。
【文檔編號】B01D69/02GK103599710SQ201310556619
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】孫餘憑, 張春芳, 周小蘭 申請人:江南大學