一種低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明屬于膜分離材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種低導(dǎo)熱親水?憎水雙極復(fù)合膜及其制備方法和應(yīng)用。所述復(fù)合膜由厚度為30～100μm的多孔支撐體層和厚度為5～20μm的超薄皮層構(gòu)成；所述多孔支撐體層由憎水性聚合物和憎水性二氧化硅氣凝膠制備而成，所述超薄皮層由親水性聚合物和親水性二氧化硅氣凝膠制備而成。本發(fā)明制備方法采用涂敷法，工藝簡單，設(shè)備成本低；所制得的復(fù)合膜具有良好的透過性、氣體選擇性，較低的導(dǎo)熱性和較高的強度，可廣泛用于水處理技術(shù)，空調(diào)工程、能源、化工、冶金，生化工程等領(lǐng)域，特別適合于海水淡化和空氣獨立除濕。
【專利說明】
一種低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于膜分離材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]淡水資源是人類生存與發(fā)展的最重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一。海水淡化和廢水凈化技術(shù)正逐步成為解決淡水資源緊缺的重要手段。
[0003]海水淡化又稱海水脫鹽，是分離海水中鹽和水的過程。常用的海水淡化方法有熱法和膜法兩種。熱法主要采用多級閃蒸、多效蒸餾、壓汽蒸餾，膜法主要指反滲透。熱法通常需要消耗大量高品位能源，并且生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜、昂貴;膜法的反滲透技術(shù)，它是一種利用半透膜的選擇透過性，在外加高壓力的條件下使水逆濃度梯度透過半透膜，而使鹽分和雜質(zhì)截留在膜另一側(cè)的技術(shù)。反滲透法一般由電能和機械能驅(qū)動，系統(tǒng)需要維持較高的運行壓力，對設(shè)備的耐壓能力要求很高?，F(xiàn)有的熱法和膜法海水淡化技術(shù)共同面臨的問題是設(shè)備要求高、需要消耗大量高品位能源，并且海水的淡水產(chǎn)率較低。
[0004]同時，人們也越來越重視室內(nèi)環(huán)境的改善。除濕的方法按照其除濕機理可以分為:冷卻除濕、干燥劑除濕(包括液體吸收除濕和固體吸附除濕)、膜滲透除濕和電化學(xué)除濕等多種方法。冷卻除濕方法利用冷卻盤管將空氣溫度降至其露點溫度一下，使的空氣中的水分在冷卻器表面結(jié)露冷凝。膜滲透除濕方法是利用膜對空氣中對水的選擇透過性將水分從水蒸氣分壓高的一側(cè)轉(zhuǎn)移到水蒸氣分壓低的一側(cè)，從而實現(xiàn)對高水蒸氣分壓側(cè)空氣除濕的一種方法。電化學(xué)除濕是利用水蒸氣在電池陽極分解成氧氣和質(zhì)子，再將質(zhì)子轉(zhuǎn)移到陰極生成氫氣分子或者與氧氣結(jié)合生成水，以此來降低空氣中的水分。
[0005]這三種方法都存在著很大的弊端。冷卻除濕方法需要將空氣的溫度冷卻到其露點以下，冷卻后的空氣需要再進行加熱后才能送入房間之中，在這個過程中溫度和濕度不能獨立控制，造成了能源利用率低能耗大;水分在冷卻器表面冷凝，使得冷卻器常年潮濕為細菌提供了生長和繁衍的場所，使室內(nèi)空氣品質(zhì)嚴重下降；而對于露點溫度過低的工況容易使冷卻器表面結(jié)霜，需要特別的裝置對其進行除霜處理，膜法除濕是一種被動的除濕方法，其除濕能力受濕交換氣體中水蒸氣壓力較小的一側(cè)控制;膜材料是影響膜法除濕的重要因素，膜材料的好壞決定著整個除濕過程性能。而電化學(xué)除濕是一種非常新穎的除濕方法，其技術(shù)不夠成熟;而且除濕過程中需要直流電源，能源利用并不高。
[0006]現(xiàn)有膜的缺點是難以同時滿足高透濕量與阻擋其它氣體分子透過的矛盾和膜材料本身導(dǎo)熱系數(shù)過高導(dǎo)致顯熱傳遞過高導(dǎo)致的能量損耗過大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供上述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜的制備方法。
[0009]本發(fā)明的再一目的在于提供上述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜的應(yīng)用。
[0010]本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0011]—種低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，由厚度為30?ΙΟΟμπι的多孔支撐體層和厚度為5?20μπι的超薄皮層構(gòu)成;所述多孔支撐體層由憎水性聚合物和憎水性二氧化硅氣凝膠制備而成，所述超薄皮層由親水性聚合物和親水性二氧化硅氣凝膠制備而成。
[0012]優(yōu)選地，所述憎水性二氧化硅氣凝膠占憎水性聚合物的質(zhì)量百分含量為10%?50% ;所述親水性二氧化硅氣凝膠占親水性聚合物的質(zhì)量百分含量為10%?50%。
[0013]優(yōu)選地，所述的憎水性聚合物為聚偏氟乙烯;所述的親水性聚合物為聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉、三醋酸纖維素和聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一種。
[0014]優(yōu)選地，為強化皮層極性，所述超薄皮層中還摻雜有占親水性聚合物質(zhì)量1%?5% 的 LiCl。
[0015]上述復(fù)合膜中，多孔支撐體層是憎水性膜，起增強強度作用，同時避免水分在在其中微孔中凝結(jié)，從而降低水蒸汽透過阻力:超薄皮層是致密性親水性膜，呈強極性，具有強吸濕能力，能使水分子選擇性透過，而阻止其它氣體分子透過。
[0016]上述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜的制備方法，包括如下制備步驟:
[0017]當(dāng)所述的親水性聚合物為聚乙烯醇時，其制備方法包括如下制備步驟:
[0018](I)將聚偏氟乙烯和致孔劑溶于二甲基亞砜中并加入憎水性二氧化硅氣凝膠，加熱攪拌溶解并靜置脫泡后，控制膜的濕厚在30?ΙΟΟμπι進行刮膜，將膜投入水浴中成形，然后轉(zhuǎn)移至另一水浴中靜置除去多余的溶劑，得到多孔膜；
[0019](2)將聚乙烯醇、氯化鋰和親水性二氧化硅氣凝膠加入到去離子水中，加熱攪拌溶解，靜置脫泡后形成鑄膜液，將鑄膜液傾倒在步驟(I)所得多孔膜上涂勻，自然干燥，得到復(fù)合膜；
[0020](3)配制羥基丁二酸質(zhì)量濃度為I %?3 %、乙酸質(zhì)量濃度為3%?5 %的交聯(lián)劑水溶液，然后將步驟(2)所得復(fù)合膜浸泡在交聯(lián)劑水溶液中20?30秒，撈起晾干后于70?100°(:烘30?50min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜。
[0021]當(dāng)所述的親水性聚合物為聚丙烯酸鈉時，其制備方法包括如下制備步驟:
[0022](I)將聚偏氟乙烯和致孔劑溶于二甲基亞砜中并加入憎水性二氧化硅氣凝膠，加熱攪拌溶解并靜置脫泡后，控制膜的濕厚在30?ΙΟΟμπι進行刮膜，將膜投入水浴中成形，然后轉(zhuǎn)移至另一水浴中靜置除去多余的溶劑，得到多孔膜；
[0023](2)將聚丙烯酸鈉、氯化鋰和親水性二氧化硅氣凝膠加入到去離子水中，加熱攪拌溶解，再加入甘油、過硫酸鉀和苯二甲酸，攪拌混合均勻得到鑄膜液，將鑄膜液傾倒在步驟
(I)所得多孔膜上涂勻，于70°C?90°C烘30?50min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜。
[0024]當(dāng)所述的親水性聚合物為三醋酸纖維素時，其制備方法包括如下制備步驟:
[0025](I)將聚偏氟乙烯和致孔劑溶于二甲基亞砜中并加入憎水性二氧化硅氣凝膠，加熱攪拌溶解并靜置脫泡后，控制膜的濕厚在30?ΙΟΟμπι進行刮膜，將膜投入水浴中成形，然后轉(zhuǎn)移至另一水浴中靜置除去多余的溶劑，得到多孔膜；
[0026](2)將三醋酸纖維素、氯化鋰和親水性二氧化硅氣凝膠加入到去離子水中，加熱攪拌溶解，再加入二氧六環(huán)和馬來酸，攪拌混合均勻后靜置脫泡，形成鑄膜液，將鑄膜液傾倒在步驟(I)所得多孔膜上涂勻，于50°c?70°C烘30?50min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜。
[0027]當(dāng)所述的親水性聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯時，其制備方法包括如下制備步驟:
[0028](I)將聚偏氟乙烯和致孔劑溶于二甲基亞砜中并加入憎水性二氧化硅氣凝膠，加熱攪拌溶解并靜置脫泡后，控制膜的濕厚在30?ΙΟΟμπι進行刮膜，將膜投入水浴中成形，然后轉(zhuǎn)移至另一水浴中靜置除去多余的溶劑，得到多孔膜；
[0029](2)將聚甲基丙烯酸甲酯、氯化鋰和親水性二氧化硅氣凝膠加入到二甲基亞砜中，加熱攪拌混合均勻，再加入蒸餾水，加熱攪拌溶解均勻后靜置脫泡，形成鑄膜液，將鑄膜液傾倒在步驟(I)所得多孔膜上涂勻，于70°C?100°C烘30?50min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜。
[0030]優(yōu)選地，所述聚偏氟乙烯:致孔劑:二甲基亞砜的質(zhì)量比為(7?12): (I?2): (100?120)。
[0031]上述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜在海水淡化或空氣除濕等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0032]本發(fā)明所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜可以為平板膜或中空纖維膜，其型式結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖1和圖2所示。其以平板膜和中空纖維膜在空氣除濕器或海水淡化器中應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖3或圖4所示。
[0033]如圖3所示，將一定數(shù)量的低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合平板膜7安裝在芯體中，除濕溶液3進入低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合平板膜之間，高溫高濕的室外空氣5進入相鄰一側(cè)的平板膜之間，兩者形成叉流，在該組件中進行熱量與水分的交換，交換后得到低濕度的新風(fēng)6，經(jīng)熱濕交換后的除濕溶液4從低導(dǎo)熱親水一憎水雙極復(fù)合平板膜7間排出。從而達到獨立調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度的目的。
[0034]同時，圖3所示的低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜平板膜芯體亦可用在海水淡化過程中，加熱過的海水3進入低導(dǎo)熱親水一憎水雙極復(fù)合平板膜之間，空氣5進入相鄰一側(cè)的平板膜之間，兩者形成叉流，在該組件中，加熱過的海水3通過相鄰一側(cè)的平板膜之間對空氣5加濕，經(jīng)過對空氣5加濕的海水4從另一側(cè)排出，加濕后的空氣6經(jīng)過水冷換熱器析出純凈水，從而達到海水淡化的目的。
[0035]如圖4所示，將一定數(shù)量的低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合中空纖維膜管束8安裝在殼體中，除濕溶液3進入低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合中空纖維膜管束8，高溫高濕的室外空氣5進入殼體中，兩者形成叉流，在該組件中進行熱量與水分的交換，交換后得到低濕度的新風(fēng)6，經(jīng)熱濕交換后的除濕溶液4從低導(dǎo)熱親水一憎水雙極復(fù)合中空纖維膜管束8中排出。從而達到獨立調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度的目的。
[0036]同時，圖4所示的低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜中空纖維膜組件亦可用在海水淡化過程中，加熱過的海水3進入低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合中空纖維膜管束8，空氣5進入殼體中，兩者形成叉流，在該組件中，加熱過的海水3通過低導(dǎo)熱親水一憎水雙極復(fù)合中空纖維膜管束8對空氣5加濕，經(jīng)過對空氣5加濕的海水4從低導(dǎo)熱親水一憎水雙極復(fù)合中空纖維膜管束8排出，加濕后的空氣6經(jīng)過水冷換熱器析出純凈水，從而達到海水淡化的目的。
[0037]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點及有益效果:
[0038](I)本發(fā)明的低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜由于水蒸汽分子在其憎水性多孔支撐體層微孔里面不會凝結(jié)，降低了水分擴散阻力，保持了很高的透濕量;親水皮層可以做的很薄，在保證阻擋其它氣體的情況下，保持很高的水蒸汽滲透速度；
[0039](2)本發(fā)明的低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜含有低導(dǎo)熱材料親水性二氧化硅氣凝膠，二氧化硅氣凝膠是一種低導(dǎo)熱材料，在復(fù)合膜中加入二氧化硅氣凝膠也降低了該復(fù)合膜的導(dǎo)熱系數(shù)；
[0040](3)本發(fā)明的低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜集高強度、高透濕量、高選擇性和低導(dǎo)熱性于一體，對該復(fù)合膜的測試表明，同樣實驗條件下，該復(fù)合膜的水蒸汽交換效率比同等厚度的單層固體親水膜高50%?200% ;導(dǎo)熱系數(shù)低25%?50% ;
[0041](4)本發(fā)明的低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜的皮層超薄，可以達到5μπι厚度；
[0042](5)本發(fā)明的低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜的制備方法簡單、易操作，設(shè)備投資少，不同層間粘合力強、成膜性好。
【附圖說明】
[0043]圖1是本發(fā)明的低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜的平板膜型式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2是本發(fā)明的低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜的中空纖維膜型式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖3是本發(fā)明的低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜平板膜在除濕器或海水淡化器中應(yīng)用的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0046]圖4是本發(fā)明的低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜中空纖維膜在除濕器或海水淡化器中應(yīng)用的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0047]圖中編號說明如下:1_多孔支撐層，2-超薄皮層，3-鹽溶液入口，4-鹽溶液出口，5-空氣入口，6_空氣出口，7-低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜平板膜，8-低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜中空纖維膜。
【具體實施方式】
[0048]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0049]實施例1
[0050](I)將質(zhì)量7g的聚偏氟乙烯和Ig的致孔劑溶于10g 二甲基亞砜中并加入Ig的憎水性二氧化硅氣凝膠，控制溫度為60°C，充分攪拌4小時溶解，并靜置脫泡12小時，利用刮膜機控制膜的濕厚在ΙΟΟμπι。之后把覆膜的玻璃板迅速投入自來水水浴中。I分鐘后，成形的膜從玻璃板上揭下，轉(zhuǎn)移到另外一個水浴中靜置24小時脫除多余的溶劑，撈起、晾干，得到多孔膜。
[0051 ] (2)將4g聚乙烯醇、2g親水性二氧化硅氣凝膠和0.12g氯化鋰用120g去離子水在90°c下攪拌I小時，配制成聚乙烯醇溶液，將上述溶液靜置I天，形成鑄膜液;將上述鑄膜液傾倒在步驟(I)所得ΙΟΟμπι聚偏氟乙烯多孔膜上，涂勻，將上述已涂好的復(fù)合膜在空氣中自然干燥I天，得到復(fù)合膜；
[0052](3)配置交聯(lián)劑水溶液，其中羥基丁二酸質(zhì)量濃度1%，乙酸質(zhì)量濃度3%，將步驟
(2)所得復(fù)合膜浸泡在交聯(lián)劑水溶液中20秒，撈起、晾干，隨后立即轉(zhuǎn)移到70°C的烘箱中，烘30min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，測得水蒸氣擴散系數(shù)為1.4 X 10—5m2/s，導(dǎo)熱系數(shù)為0.1lkW.m—1.K—S最大承受壓力為0.1MPa。
[0053]實施例2
[0054](I)將質(zhì)量Sg的聚偏氟乙烯和Ig的致孔劑溶于IlOg 二甲基亞砜中并加入2g的憎水性二氧化硅氣凝膠，控制溫度為60°C，充分攪拌4小時溶解，并靜置脫泡12小時，利用刮膜機控制膜的濕厚在ΙΟΟμπι。之后把覆膜的玻璃板迅速投入自來水水浴中。I分鐘后，成形的膜從玻璃板上揭下，轉(zhuǎn)移到另外一個水浴中靜置24小時脫除多余的溶劑，撈起、晾干，得到多孔膜。
[0055](2)將2g聚乙烯醇、Ig親水性二氧化硅氣凝膠和0.1Og氯化鋰用120g去離子水在90°c下攪拌I小時，配制成聚乙烯醇溶液，將上述溶液靜置I天，形成鑄膜液;將上述鑄膜液傾倒在步驟(I)所得ΙΟΟμπι聚偏氟乙烯多孔膜上，涂勻，將上述已涂好的復(fù)合膜在空氣中自然干燥I天，得到復(fù)合膜；
[0056](3)配置交聯(lián)劑水溶液，其中羥基丁二酸質(zhì)量濃度2%，乙酸質(zhì)量濃度4%，將步驟
(2)所得復(fù)合膜浸泡在交聯(lián)劑水溶液中25秒，撈起、晾干，隨后立即轉(zhuǎn)移到80°C的烘箱中，烘40min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，測得水蒸氣擴散系數(shù)為1.3 X 10—5m2/s，導(dǎo)熱系數(shù)為0.1OkW.m—1.K—S最大承受壓力為0.llMPa。
[0057]實施例3
[0058](I)將質(zhì)量9g的聚偏氟乙烯和2g的致孔劑溶于10g 二甲基亞砜中并加入3g的憎水性二氧化硅氣凝膠，控制溫度為60°C，充分攪拌4小時溶解，并靜置脫泡12小時，利用刮膜機控制膜的濕厚在70μπι。之后把覆膜的玻璃板迅速投入自來水水浴中。I分鐘后，成形的膜從玻璃板上揭下，轉(zhuǎn)移到另外一個水浴中靜置24小時脫除多余的溶劑，撈起、晾干，得到多孔膜。
[0059](2)將15g聚乙烯醇、5g親水性二氧化硅氣凝膠和0.15g氯化鋰用150g去離子水在100°C下攪拌2小時，配制成聚乙烯醇溶液，將上述溶液靜置3天，形成鑄膜液;將上述鑄膜液傾倒在步驟(I)所得70μπι聚偏氟乙烯多孔膜上，涂勻，將上述已涂好的復(fù)合膜在空氣中自然干燥I天，得到復(fù)合膜；
[0060](3)配置交聯(lián)劑水溶液，其中羥基丁二酸質(zhì)量濃度3%，乙酸質(zhì)量濃度5%，將步驟
(2)所得復(fù)合膜浸泡在交聯(lián)劑水溶液中30秒，撈起、晾干，隨后立即轉(zhuǎn)移到100°C的烘箱中，烘50min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，測得水蒸氣擴散系數(shù)為1.2 X 10—5m2/S，導(dǎo)熱系數(shù)為0.085kW.m—1.K—S最大承受壓力為0.12MPa。
[0061 ] 實施例4
[0062](I)將質(zhì)量7g的聚偏氟乙烯和Ig的致孔劑溶于120g 二甲基亞砜中并加入2g的憎水性二氧化硅氣凝膠，控制溫度為60°C，充分攪拌4小時溶解，并靜置脫泡12小時，利用刮膜機控制膜的濕厚在50μπι。之后把覆膜的玻璃板迅速投入自來水水浴中。I分鐘后，成形的膜從玻璃板上揭下，轉(zhuǎn)移到另外一個水浴中靜置24小時脫除多余的溶劑，撈起、晾干，得到多孔膜。
[0063](2)將15g聚丙烯酸鈉、5g親水性二氧化硅氣凝膠和0.15g氯化鋰用200g去離子水在100 °C下攪拌2小時，再加入3滴甘油、0.1g過硫酸鉀和0.0 Ig苯二甲酸，在70 °C下攪拌I小時，形成鑄膜液;將上述鑄膜液傾倒在步驟(I)所得70μπι聚偏氟乙烯多孔膜上，涂勻，將上述已涂好的復(fù)合膜在70°C的烘箱中，烘50min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，測得水蒸氣擴散系數(shù)為1.0 X 10—5m2/s，導(dǎo)熱系數(shù)為0.15kW.m—1.K—1，最大承受壓力為0.15MPa。
[0064]實施例5
[0065](I)將質(zhì)量1g的聚偏氟乙烯和2g的致孔劑溶于IlOg 二甲基亞砜中并加入2g的憎水性二氧化硅氣凝膠，控制溫度為60°C，充分攪拌4小時溶解，并靜置脫泡12小時，利用刮膜機控制膜的濕厚在30μπι。之后把覆膜的玻璃板迅速投入自來水水浴中。I分鐘后，成形的膜從玻璃板上揭下，轉(zhuǎn)移到另外一個水浴中靜置24小時脫除多余的溶劑，撈起、晾干，得到多孔膜。
[0066](2)將2g聚丙稀酸鈉、Ig親水性二氧化娃氣凝膠和0.06g氯化鋰用10g去離子水在90 0C下攪拌I小時，再加入I滴甘油、0.2g過硫酸鉀和0.02g苯二甲酸，在80 °C下攪拌2小時，形成鑄膜液;將上述鑄膜液傾倒在步驟(I)所得30μπι聚偏氟乙烯多孔膜上，涂勻，將上述已涂好的復(fù)合膜在100°C的烘箱中，烘30min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，測得水蒸氣擴散系數(shù)為1.2 X 10—5m2/s，導(dǎo)熱系數(shù)為0.12kW.m—1.K—1，最大承受壓力為0.1MPa0
[0067]實施例6
[0068](I)將質(zhì)量1g的聚偏氟乙烯和2g的致孔劑溶于120g 二甲基亞砜中并加入2g的憎水性二氧化硅氣凝膠，控制溫度為60°C，充分攪拌4小時溶解，并靜置脫泡12小時，利用刮膜機控制膜的濕厚在ΙΟΟμπι。之后把覆膜的玻璃板迅速投入自來水水浴中。I分鐘后，成形的膜從玻璃板上揭下，轉(zhuǎn)移到另外一個水浴中靜置24小時脫除多余的溶劑，撈起、晾干，得到多孔膜。
[0069](2)將1g聚丙稀酸鈉、2g親水性二氧化娃氣凝膠和0.5g氯化鋰用160g去離子水在950C下攪拌1.5小時，再加入2滴甘油、0.3g過硫酸鉀和0.03g苯二甲酸，在90°C下攪拌1.5小時，形成鑄膜液;將上述鑄膜液傾倒在步驟(I)所得ΙΟΟμπι聚偏氟乙烯多孔膜上，涂勻，將上述已涂好的復(fù)合膜在80°C的烘箱中，烘40min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，測得水蒸氣擴散系數(shù)為1.1 X 10—5m2/s，導(dǎo)熱系數(shù)為0.13kW.m—1.K—1，最大承受壓力為0.1MPa0
[0070]實施例7
[0071](I)將質(zhì)量7g的聚偏氟乙烯和Ig的致孔劑溶于10g 二甲基亞砜中并加入2g的憎水性二氧化硅氣凝膠，控制溫度為60°C，充分攪拌4小時溶解，并靜置脫泡12小時，利用刮膜機控制膜的濕厚在ΙΟΟμπι。之后把覆膜的玻璃板迅速投入自來水水浴中。I分鐘后，成形的膜從玻璃板上揭下，轉(zhuǎn)移到另外一個水浴中靜置24小時脫除多余的溶劑，撈起、晾干，得到多孔膜。
[0072](2)將2g三醋酸纖維素、Ig親水性二氧化硅氣凝膠和0.0Sg氯化鋰用10g丙酮在60°C下攪拌I小時，再加入0.1g二氧六環(huán)和0.1g馬來酸，攪拌，配制成溶液;將上述溶液靜置I天，形成鑄膜液;將上述鑄膜液傾倒在步驟(I)所得ΙΟΟμπι聚偏氟乙烯多孔膜上，涂勻，將上述已涂好的復(fù)合膜立即轉(zhuǎn)移到50°C的烘箱中，烘30min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，測得水蒸氣擴散系數(shù)為I.5 X 10—Ws，導(dǎo)熱系數(shù)為0.1Okff.m—1.K—1，最大承受壓力為0.1MPa0
[0073]實施例8
[0074](I)將質(zhì)量1g的聚偏氟乙烯和2g的致孔劑溶于10g 二甲基亞砜中并加入2g的憎水性二氧化硅氣凝膠，控制溫度為60°C，充分攪拌4小時溶解，并靜置脫泡12小時，利用刮膜機控制膜的濕厚在30μπι。之后把覆膜的玻璃板迅速投入自來水水浴中。I分鐘后，成形的膜從玻璃板上揭下，轉(zhuǎn)移到另外一個水浴中靜置24小時脫除多余的溶劑，撈起、晾干，得到多孔膜。
[0075](2)將5g三醋酸纖維素、Ig親水性二氧化硅氣凝膠和0.25g氯化鋰用120g丙酮在65°C下攪拌1.5小時，再加入0.2g 二氧六環(huán)和0.15g馬來酸，攪拌，配制成溶液;將上述溶液靜置1.5天，形成鑄膜液;將上述鑄膜液傾倒在步驟(I)所得30μπι聚偏氟乙烯多孔膜上，涂勻，將上述已涂好的復(fù)合膜立即轉(zhuǎn)移到60°C的烘箱中，烘40min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，測得水蒸氣擴散系數(shù)為1.6 X 10—5m2/s，導(dǎo)熱系數(shù)為0.14kW.m—1.K—1，最大承受壓力為0.13MPa。
[0076]實施例9
[0077](I)將質(zhì)量1g的聚偏氟乙烯和2g的致孔劑溶于120g 二甲基亞砜中并加入2g的憎水性二氧化硅氣凝膠，控制溫度為60°C，充分攪拌4小時溶解，并靜置脫泡12小時，利用刮膜機控制膜的濕厚在60μπι。之后把覆膜的玻璃板迅速投入自來水水浴中。I分鐘后，成形的膜從玻璃板上揭下，轉(zhuǎn)移到另外一個水浴中靜置24小時脫除多余的溶劑，撈起、晾干，得到多孔膜。
[0078](2)將1g三醋酸纖維素、4g親水性二氧化硅氣凝膠和0.1g氯化鋰用150g丙酮在70°C下攪拌2小時，再加入0.3g二氧六環(huán)和0.2g馬來酸，攪拌，配制成溶液;將上述溶液靜置1.5天，形成鑄膜液;將上述鑄膜液傾倒在步驟(I)所得60μπι聚偏氟乙烯膜上，涂勻，將上述已涂好的復(fù)合膜立即轉(zhuǎn)移到70°C的烘箱中，烘50min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，測得水蒸氣擴散系數(shù)為I.I X 10—5m2/s，導(dǎo)熱系數(shù)為0.12kW.m—1.K—S最大承受壓力為0.IMPa0
[0079]實施例10
[0080](I)將質(zhì)量7g的聚偏氟乙烯和Ig的致孔劑溶于IlOg 二甲基亞砜中并加入2g的憎水性二氧化硅氣凝膠，控制溫度為60°C，充分攪拌4小時溶解，并靜置脫泡12小時，利用刮膜機控制膜的濕厚在80μπι。之后把覆膜的玻璃板迅速投入自來水水浴中。I分鐘后，成形的膜從玻璃板上揭下，轉(zhuǎn)移到另外一個水浴中靜置24小時脫除多余的溶劑，撈起、晾干，得到多孔膜。
[0081 ] (2)將5g聚甲基丙烯酸甲酯、Ig親水性二氧化硅氣凝膠和0.15g氯化鋰用10g二甲基亞砜溶解，在900C下攪拌I小時，再加入40g蒸餾水在950C下攪拌1.5小時配制成溶液，將上述溶液靜置2天，形成鑄膜液;將上述鑄膜液傾倒在步驟(I)所得80μπι聚偏氟乙烯多孔膜上，涂勻，將上述已涂好的復(fù)合膜在80°C的烘箱中，烘40min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，測得水蒸氣擴散系數(shù)為1.3 X 10—5m2/s，導(dǎo)熱系數(shù)為0.0Skff.m—1.K—1，最大承受壓力為0.12MPa。
[0082]實施例11
[0083](I)將質(zhì)量1g的聚偏氟乙烯和2g的致孔劑溶于IlOg 二甲基亞砜中并加入4g的憎水性二氧化硅氣凝膠，控制溫度為60°C，充分攪拌4小時溶解，并靜置脫泡12小時，利用刮膜機控制膜的濕厚在ΙΟΟμπι。之后把覆膜的玻璃板迅速投入自來水水浴中。I分鐘后，成形的膜從玻璃板上揭下，轉(zhuǎn)移到另外一個水浴中靜置24小時脫除多余的溶劑，撈起、晾干，得到多孔膜。
[0084](2)將1g聚甲基丙烯酸甲酯、2g親水性二氧化硅氣凝膠和0.1Og氯化鋰用120g二甲基亞砜溶解，在100 °C下攪拌2小時，再加入50g蒸餾水在1000C下攪拌2小時配制成溶液，將上述溶液靜置3天，形成鑄膜液;將上述鑄膜液傾倒在步驟(I)所得ΙΟΟμπι聚偏氟乙烯多孔膜上，涂勻，將上述已涂好的復(fù)合膜在100°c的烘箱中，烘50min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，測得水蒸氣擴散系數(shù)為1.3乂10—51112/8，導(dǎo)熱系數(shù)為0.121^.m—1.K—S最大承受壓力為0.1MPa。
[0085]實施例12
[0086](I)將質(zhì)量12g的聚偏氟乙烯和2g的致孔劑溶于10g 二甲基亞砜中并加入5g的憎水性二氧化硅氣凝膠，控制溫度為60°C，充分攪拌4小時溶解，并靜置脫泡12小時，利用刮膜機控制膜的濕厚在30μπι。之后把覆膜的玻璃板迅速投入自來水水浴中。I分鐘后，成形的膜從玻璃板上揭下，轉(zhuǎn)移到另外一個水浴中靜置24小時脫除多余的溶劑，撈起、晾干，得到多孔膜。
[0087](2)將2g聚甲基丙烯酸甲酯、Ig親水性二氧化硅氣凝膠和0.1Og氯化鋰用SOg二甲基亞砜溶解，在95 0C下攪拌1.5小時，再加入30g蒸餾水在90°C下攪拌I小時配制成溶液，將上述溶液靜置I天，形成鑄膜液;將上述鑄膜液傾倒在步驟(I)所得30μπι聚偏氟乙烯多孔膜上，涂勻，將上述已涂好的復(fù)合膜在70°C的烘箱中，烘30min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，測得水蒸氣擴散系數(shù)為1.1 X 10—5m2/s，導(dǎo)熱系數(shù)為0.14kW.m—1.K—1，最大承受壓力為0.1MPa。
[0088]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，其特征在于:所述復(fù)合膜由厚度為30?ΙΟΟμπι的多孔支撐體層和厚度為5?20μπι的超薄皮層構(gòu)成;所述多孔支撐體層由憎水性聚合物和憎水性二氧化硅氣凝膠制備而成，所述超薄皮層由親水性聚合物和親水性二氧化硅氣凝膠制備而成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，其特征在于:所述憎水性二氧化硅氣凝膠占憎水性聚合物的質(zhì)量百分含量為10%?50%;所述親水性二氧化硅氣凝膠占親水性聚合物的質(zhì)量百分含量為10%?50%。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，其特征在于:所述的憎水性聚合物為聚偏氟乙烯;所述的親水性聚合物為聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉、三醋酸纖維素和聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一種。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜，其特征在于:所述超薄皮層中還摻雜有占親水性聚合物質(zhì)量I %?5%的LiCl。5.權(quán)利要求4所述的一種低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜的制備方法，其特征在于所述的親水性聚合物為聚乙烯醇，所述制備方法包括如下制備步驟: (1)將聚偏氟乙烯和致孔劑溶于二甲基亞砜中并加入憎水性二氧化硅氣凝膠，加熱攪拌溶解并靜置脫泡后，控制膜的濕厚在30?ΙΟΟμπι進行刮膜，將膜投入水浴中成形，然后轉(zhuǎn)移至另一水浴中靜置除去多余的溶劑，得到多孔膜； (2)將聚乙烯醇、氯化鋰和親水性二氧化硅氣凝膠加入到去離子水中，加熱攪拌溶解，靜置脫泡后形成鑄膜液，將鑄膜液傾倒在步驟(I)所得多孔膜上涂勻，自然干燥，得到復(fù)合膜； (3)配制羥基丁二酸質(zhì)量濃度為1%?3%、乙酸質(zhì)量濃度為3%?5%的交聯(lián)劑水溶液，然后將步驟(2)所得復(fù)合膜浸泡在交聯(lián)劑水溶液中20?30秒，撈起晾干后于70?100°C烘30?50min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜。6.權(quán)利要求4所述的一種低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜的制備方法，其特征在于所述的親水性聚合物為聚丙烯酸鈉，所述制備方法包括如下制備步驟: (1)將聚偏氟乙烯和致孔劑溶于二甲基亞砜中并加入憎水性二氧化硅氣凝膠，加熱攪拌溶解并靜置脫泡后，控制膜的濕厚在30?ΙΟΟμπι進行刮膜，將膜投入水浴中成形，然后轉(zhuǎn)移至另一水浴中靜置除去多余的溶劑，得到多孔膜； (2)將聚丙烯酸鈉、氯化鋰和親水性二氧化硅氣凝膠加入到去離子水中，加熱攪拌溶解，再加入甘油、過硫酸鉀和苯二甲酸，攪拌混合均勻得到鑄膜液，將鑄膜液傾倒在步驟(I)所得多孔膜上涂勻，于70°C?90°C烘30?50min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜。7.權(quán)利要求4所述的一種低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜的制備方法，其特征在于所述的親水性聚合物為三醋酸纖維素，所述制備方法包括如下制備步驟: (1)將聚偏氟乙烯和致孔劑溶于二甲基亞砜中并加入憎水性二氧化硅氣凝膠，加熱攪拌溶解并靜置脫泡后，控制膜的濕厚在30?ΙΟΟμπι進行刮膜，將膜投入水浴中成形，然后轉(zhuǎn)移至另一水浴中靜置除去多余的溶劑，得到多孔膜； (2)將三醋酸纖維素、氯化鋰和親水性二氧化硅氣凝膠加入到去離子水中，加熱攪拌溶解，再加入二氧六環(huán)和馬來酸，攪拌混合均勻后靜置脫泡，形成鑄膜液，將鑄膜液傾倒在步驟(I)所得多孔膜上涂勻，于50°C?70°C烘30?50min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合 膜。8.權(quán)利要求4所述的一種低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜的制備方法，其特征在于所述的親水性聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯，所述制備方法包括如下制備步驟: (1)將聚偏氟乙烯和致孔劑溶于二甲基亞砜中并加入憎水性二氧化硅氣凝膠，加熱攪拌溶解并靜置脫泡后，控制膜的濕厚在30?ΙΟΟμπι進行刮膜，將膜投入水浴中成形，然后轉(zhuǎn)移至另一水浴中靜置除去多余的溶劑，得到多孔膜； (2)將聚甲基丙烯酸甲酯、氯化鋰和親水性二氧化硅氣凝膠加入到二甲基亞砜中，加熱攪拌混合均勻，再加入蒸餾水，加熱攪拌溶解均勻后靜置脫泡，形成鑄膜液，將鑄膜液傾倒在步驟(I)所得多孔膜上涂勻，于70°C?100°C烘30?50min，得到所述低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜。9.根據(jù)權(quán)利要求5?8任一項所述的一種低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜的制備方法，其特征在于:所述聚偏氟乙烯:致孔劑:二甲基亞砜的質(zhì)量比為(7?12): (I?2):(100?120)。10.權(quán)利要求1?4任一項所述的低導(dǎo)熱親水-憎水雙極復(fù)合膜在海水淡化或空氣除濕領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【文檔編號】B01D69/12GK106000117SQ201610352679
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】張立志, 李斯陶
【申請人】華南理工大學(xué)