專利名稱：聚砜-鈦微孔體復(fù)合超濾膜及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)及一種以聚砜為成膜材料，以鈦微孔體為背襯基質(zhì)的復(fù)合超濾膜及其制備方法。
聚砜是一種具有突出耐溫性能(可在-50-150℃條件下長期使用)，耐酸堿和脂肪烴溶劑，能抗微生物侵蝕，機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)異性能的新型工程塑料，因此，自1975年以來，聚砜被越來越廣泛地用作超濾膜的制膜材料。日本西村正人等于1977年在“高分子論文集”〔日〕Vol.34，No.10，713-718，發(fā)表了聚砜超濾膜的研制報告，其以N-甲基-2-吡咯啉酮為溶劑，溶解15%左右聚砜成為鑄膜液制成厚約0.1-0.3mm，對細(xì)胞色素C截留率49.1%，對PEG(MW＝20，000)截留率97.2%，對血紅蛋白截留率98.2%的超濾膜。我國“膜科學(xué)與技術(shù)”Vol.6，No.3，(1986)發(fā)表了以甲基乙酰胺為溶劑，以聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮作為添加劑，制備厚度約0.2mm，對細(xì)胞色素C截留率90%以上的聚砜超濾膜。
目前國內(nèi)外研制常規(guī)超濾膜一般采用所謂Loeb-Sourarajan型制膜方法，即通過鑄膜液配制、刮膜、蒸發(fā)、凝膠等步驟，制得具有致密的表皮層和疏松的大孔支撐層的非對稱結(jié)構(gòu)膜，使用時為承受操作壓力的需要，一般將膜附著或直接刮制在塑料燒結(jié)微孔管、棒等支撐體上，由于聚砜具有較優(yōu)異的理化性能，塑料燒結(jié)微孔體成本低，目前這種超濾膜已在印染廢水處理、電影洗印液回收等多個領(lǐng)域中應(yīng)用。
常規(guī)超濾膜由于具有較厚的疏松的大孔支撐層，在加壓操作下膜容易被壓實(shí)，亦易被過濾介質(zhì)所污染，使膜通量下降。而這類膜一旦被污染后清洗較困難，一般不能進(jìn)行反沖清洗。在高速流體沖刷下膜易被撕裂剝離。這些都使膜的使用壽命縮短。雖然聚砜具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，但塑料燒結(jié)微孔支撐體在高溫時強(qiáng)度下降使這類膜不適于在較高溫度下操作。另外，塑料微孔體可能釋放出游離有害成份，阻礙了這類聚砜超濾膜在醫(yī)藥、食品、衛(wèi)生等行業(yè)的應(yīng)用。
西北大學(xué)的前期發(fā)明專利“醋酸纖維素復(fù)合鈦微孔體超濾膜及其制備方法”(申請?zhí)?6102672)使醋酸纖維素超濾膜性能有了多層次的提高，在應(yīng)用領(lǐng)域取得滿意效果。因?yàn)榫垌吭谀退釅A、耐溫性能，耐烴類溶劑、耐微生物侵蝕等方面具有更優(yōu)異的性能，所以本發(fā)明使復(fù)合膜的應(yīng)用領(lǐng)域由常溫擴(kuò)大到高溫，中性介質(zhì)擴(kuò)大到酸堿介質(zhì)和脂肪烴溶劑體系。
本發(fā)明的目的在于綜合聚砜和鈦微孔體耐溫、耐腐蝕、強(qiáng)度高、無毒害等優(yōu)點(diǎn)，制備一種以聚砜膜為截留表皮層，以鈦微孔體為支撐層的管式復(fù)合超濾膜，改善聚砜超濾膜的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。
本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容是將特性粘度0.55-0.65的聚砜樹脂在120℃烘干4-6小時，將烘干的聚砜樹脂溶解于二甲基甲酰胺溶劑中，再加入乙二醇單甲醚和丁酮(甲基乙基甲酮)兩種添加劑，配成鑄膜液。鑄膜液的重量百分組成為含聚砜6-16%，含添加劑5-12%，其余為溶劑，丁酮與乙二醇單甲醚重量比為2∶5-5∶2。在一定條件下用刮膜器將鑄膜液均勻刮在鈦微孔管上，刮膜后在蒸發(fā)設(shè)備中于水平旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下蒸發(fā)5-10秒后依上法再刮膜一次，然后再于蒸發(fā)設(shè)備中水平旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)30-60秒，(大孔超濾膜則一般只需刮膜一次)，蒸發(fā)溫度為40-70℃，相對濕度40-60%。蒸發(fā)結(jié)束后放入凝膠池中凝膠而成膜，凝膠介質(zhì)為含乙醇0-60%(體積百分?jǐn)?shù))的水溶液，溫度為20-30℃，凝膠時間為2小時。
本發(fā)明的具體實(shí)施步驟為1、配制鑄膜液將特性粘度為0.55-0.65聚砜樹脂在120℃下干燥4-6小時，按一定比例加入到溶劑二甲基甲酰胺中靜置溶解(保持30℃)，溶解后加入一定量的添加劑再靜置溶解，脫泡(保持30℃)，鑄膜液的重量組成為含聚砜6-16%，含添加劑5-12%，其余為溶劑濃度。添加劑為丁酮和乙二醇單甲醚，丁酮與乙二醇單甲醚重量比為2∶5-5∶2。配好的鑄膜液中不得有肉眼可見不溶懸浮物和氣泡。
2、將干凈的 塑擠微孔鈦管或粉末軋制微孔鈦焊管烘干。
3、刮膜和蒸發(fā)將鑄膜液倒入干燥的括膜筒中，將鈦微孔管水平放入括膜筒中不斷旋轉(zhuǎn)使微孔管外表(面)同時、均勻地浸于鑄膜液中幾秒鐘，然后用與鈦微孔管直徑相配套的刮膜器在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下均勻刮膜，使在鈦微孔管上保持均勻的少量鑄膜液，不使過多而流動。括膜后立刻在恒溫恒濕箱中水平旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)5-10秒，依上法再刮膜一次，然后再于恒溫恒濕箱中水平旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)30-60秒(大孔超濾膜一般只需刮膜一次)。蒸發(fā)溫度為40-70℃，相對溫度40-60%。
4、凝膠將蒸發(fā)結(jié)束后的膜管立即放入凝膠池中進(jìn)行凝膠，凝膠介質(zhì)為含乙醇0-60%(體積百分?jǐn)?shù))的乙醇水溶液，溫度為20-30℃，凝膠時間為2小時。
用上述方法制得的聚砜-鈦微孔體復(fù)合超濾膜，以鈦微孔體代替了普通疏松的大孔膜支撐層，表皮為10微米左右的聚砜膜截留層。聚砜膜皮層與微孔砜鈦基質(zhì)復(fù)合成一個整體，有的膜滲延于鈦微孔體表層孔隙之間，增加了復(fù)合強(qiáng)度。該復(fù)合膜，需要時可以用芳香烴或氯代烴類溶劑將聚砜膜表皮層溶除，回收鈦管。重新復(fù)合新膜。
本發(fā)明的聚砜-鈦微孔體復(fù)合超濾膜具有以下幾個方面的特點(diǎn)1、該復(fù)合膜與以塑料燒結(jié)管為支撐的常規(guī)聚砜膜或醋酸纖維膜相比，耐溫性能更好，可在100℃高溫條件下操作。
2、聚砜和金屬鈦具有優(yōu)良化學(xué)和生物穩(wěn)定性，所以該復(fù)合膜可在酸堿介質(zhì)(PH1-13)和脂肪烴溶劑中使用，它較常用的醋酸纖維膜在耐酸堿和抗微生物侵蝕方面更加優(yōu)越。
3、由于聚砜為高強(qiáng)度工程塑料，鈦微孔管較塑料燒結(jié)管剛性好，不變形，加之膜皮層牢固地復(fù)合于鈦微孔體上形成一個整體，所以復(fù)合膜較常規(guī)膜強(qiáng)度高，不易破損。
4、由于復(fù)合膜沒有很厚的疏松的高分子膜支撐層，所以在運(yùn)行中膜不易被壓實(shí)。另外，鈦微孔管壁厚僅1-2毫米，較塑料燒結(jié)管薄得多，所以復(fù)合膜便于管內(nèi)、管外用機(jī)械方法或化學(xué)方法清洗并可以進(jìn)行反沖清洗，這些都使膜在長期的運(yùn)行中保持較大的通量，亦提高了膜的使用壽命。
5、聚砜和鈦微孔體均為無毒材料，所以該復(fù)合膜可適用于醫(yī)學(xué)、食品、衛(wèi)生等很多領(lǐng)域。如各種中西藥針劑、口服液、眼藥等的終端過濾、植物油脂超濾膜法精煉(操作溫度70℃)，大孔復(fù)合超濾膜可用于醫(yī)藥、工業(yè)針劑脫炭過濾(溫度在100℃以上)，以及其它化工、飲料、電子工業(yè)和環(huán)境保護(hù)等很多領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種由聚砜、二甲基甲酰胺和添加劑組成的鑄膜液與鈦微孔管制備的復(fù)合超濾膜及其制備方法。其特征是，鑄膜液組成(重量百分?jǐn)?shù))為聚砜6-16%，添加劑5-12%，其余為溶劑二甲基甲酰胺，所用添加劑是丁酮和乙二醇單甲醚，丁酮與乙二醇單甲醚的重量比為2∶5-5∶2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合膜制備工藝，其特征是把鑄膜液在鈦微孔管上均勻刮兩次，兩次刮膜中間蒸發(fā)5-10秒，第二次刮膜后再蒸發(fā)30-60秒，蒸發(fā)溫度40-70℃，相對溫度40-60%，水平旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合膜制備工藝，其特征是凝膠介質(zhì)為乙醇水溶液，溫度為20-30℃，時間為2小時，乙醇水溶液含乙醇量(體積百分?jǐn)?shù))為0-60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合超濾膜，其特征是皮層聚砜膜厚度約10微米，以鈦微孔管為背襯基質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以聚砜為成膜材料以鈦微孔體為基質(zhì)，制備聚砜-鈦微孔體復(fù)合超濾膜的技術(shù)。該發(fā)明是將聚砜、二甲基甲酰胺、丁酮和乙二醇單甲醚組成的鑄膜液均勻刮在鈦微孔管上，經(jīng)蒸發(fā)、凝膠而制成復(fù)合超濾膜，它具有超薄的聚砜膜皮層和微孔鈦支撐層。該復(fù)合膜抗壓實(shí)性能好，便于用化學(xué)方法、機(jī)械方法和反沖方法清洗，膜通量大、衰減小、復(fù)合膜機(jī)械強(qiáng)度高、壽命長，能耐高低溫，耐酸堿，無毒害。
文檔編號B01D71/68GK1043446SQ8810896
公開日1990年7月4日 申請日期1988年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月24日
發(fā)明者張效林 申請人:西北大學(xué)