聚偏氟乙烯微孔薄膜的制备方法
【专利摘要】本发明涉及了一种聚偏氟乙烯微孔薄膜的制备工艺，该方法采用非水溶性的酯类致孔添加剂，改变了传统的浸没沉淀相分离法的制膜工艺。本发明的特点在于：溶剂选用N，N-二甲基甲酰胺，致孔添加剂选用邻苯二甲酸二甲酯，邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛脂，优选邻苯二甲酸二丁酯，与水溶性的无机盐小分子氯化锂、氯化铵、硝酸钠(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较，非水溶性酯类致孔剂所制取的膜，微孔结构非常规整，微孔分布均匀，微孔孔径分布窄，且微孔结构可控。而且本发明生产过程中低能耗、零排放，操作简单，能实现大规模连续化生产，工艺可控性高，制品质量稳定。
【专利说明】 聚偏氟乙烯微孔薄膜的制备方法
一、【技术领域】
[0001]本发明涉及聚偏氟乙烯微孔薄膜的制备，具体来说是使用特定的致孔剂，采用浸没沉淀法制备微孔薄膜，属于高分子材料加工领域。
二、【背景技术】
[0002]聚偏氟乙烯是一种性能优良的结晶性聚合物，具有优异的机械强度、抗紫外线和耐气候老化性、化学稳定性好，这些优点使得PVDF是一种理想的相转化成膜材料。近年来国内外科研人员对聚偏氟乙烯成膜进行了深入研究，但作为工业用PVDF膜及由该膜制成的膜组件不多，尤其是平板膜的制备还有待改进。
[0003]由于聚偏氟乙烯具有上述优点，且能流涎成性能较好的薄膜，所以美国Millipore公司在20世纪80年代中期首先用该聚合物开发出Dur印ore型微孔膜，并推向市场。
[0004]浸没沉淀法的基本原理是向聚合物溶液加入非溶剂使产生相分离，聚合物凝胶化而以固体形式沉析出来。其过程一般是将液态的聚合物溶液膜浸入非溶剂(凝固浴)中。此时聚合物溶液膜内的溶剂向凝固浴中扩散，而凝固浴中的非溶剂向聚合物溶液膜内扩散，形成动力学的双扩散过程。随着这个过程的不断进行，体系发生热力学液-液分相，经相转化(固化)形成不同结构形态和性能的聚合物薄膜。
[0005]本发明的亮点在于；采用了非水溶性的邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异辛酯作为致孔剂，比传统的浸没沉淀法增加了一步成膜浴工艺，利用成膜浴来萃取凝胶态薄膜中的致孔剂，这样可以更好的控制膜微孔的结构和形态。
三、
【发明内容】
[0006]本发明通过添加特定的致孔添加剂来制备聚偏氟乙烯微孔薄膜，在传统的浸没沉淀法基础上增加了工艺步骤。该制膜工艺的特点是设备简单、生产周期短、膜孔结构易控制，工艺连续，产品质量稳定，能耗低。制取的微孔薄膜制品厚度均一，微孔分布均匀，微孔孔径分布窄，微孔孔径的大小通过制膜工艺的可调节范围为0.5μπι到2μπι之间且微孔膜的力学性能良好。
[0007]本发明的目标是由以下技术措施和工艺实现的。
[0008]聚偏氟乙烯微孔薄膜的制备方法包括以下工艺步骤:
[0009]第一步:铸膜液的制备
[0010]按质量浓度称取聚偏氟乙烯粉末树脂和溶剂，并加入一定量的致孔添加剂，混合均匀后，在75°C下用水浴锅进行恒温溶解，搅拌溶解4h至铸膜液为澄清透明的均一体系。
[0011]第二步:溶液薄膜制备
[0012]将第一步制好的铸膜液，在支撑板上用刮刀均匀的刮制成一定厚度的溶液薄层，刀口 厚度:0.10mm-Q.2mm,刀口 宽度:0.3mm-0.5mm。
[0013]第三步:凝胶态薄膜制备
[0014]将第二步制好的溶液薄膜，在3s之内浸入到用纯水作为的凝胶浴中，等待30s左右，溶剂和非溶剂进行相互扩散完成相分离之后，将凝胶态的薄膜从支撑板上揭下，凝胶浴的温度为25°C。
[0015]第四步:微孔膜成型
[0016]将第三步中揭下的凝胶态薄膜，立刻浸入到丙酮和致孔剂按一定比例组成的成膜浴中，使丙酮将凝胶态薄膜中的致孔剂萃取出来，成膜浴温度为25°C。
[0017]第五步:微孔膜制品
[0018]将第四步中所得的微孔膜在去离子水中浸泡、洗涤、晾干后即成膜制品。
[0019]本发明与现有技术相比，具有以下特色和优点:
[0020]1、该方法使用的致孔添加剂为非水溶性的酯类致孔剂，与水溶性的无机盐小分子氯化锂、氯化铵、硝酸钠(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较，非水溶性酯类致孔剂所制取的膜，微孔结构非常规整，微孔分布均匀，微孔孔径分布窄，且微孔结构可控。
[0021]2、本发明整个生产过程低能耗、零排放，操作简单，能实现大规模连续化生产，而且工艺可控性高，制品质量稳定。
四、具体的实施方式
[0022]下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要指出的是实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本
【发明内容】
对本发明做出一些非本质的改进和调整。
[0023]实施例一:按质量分数称取聚偏氟乙烯粉末树脂12g，溶剂N，N-二甲基甲酰胺84g，致孔剂邻苯二甲酸二甲酯4g，在三口烧瓶内混合并搅拌均匀，将三口烧瓶放入恒温水浴锅，在75°C下用水浴锅进行恒温搅拌溶解，恒温溶解4h至铸膜液为澄清透明的均一体系，然后静置脱泡lh，将铸膜液用刮刀均匀的刮制在玻璃板上，刀口厚度:0.15mm，刀口宽度:0.3mm，所形成的溶液薄层约为0.15mm厚，将溶液薄层迅速的浸入到以去离子水作为的凝胶浴中，凝胶浴温度为25°C，30s时将凝胶化的薄膜揭下迅速的浸入到成膜浴中，成膜浴为邻苯二甲酸二甲酯和丙酮按照15: 85的比例组成，成膜浴的温度为25°C，丙酮将凝胶态薄膜内的致孔剂萃取4h之后，将薄膜取出置于去离子水中洗涤、晾干即得微孔膜，平均微孔孔径为0.8 μ m，薄膜孔隙率为55.8%,水通量为236.3L/m2.h，拉伸强度为4.05MPa。
[0024]实施例二:按质量分数称取聚偏氟乙烯粉末树脂12g，溶剂N，N-二甲基甲酰胺84g，致孔剂邻苯二甲酸二丁酯4g，在三口烧瓶内混合并搅拌均匀，将三口烧瓶放入恒温水浴锅，在75°C下用水浴锅进行恒温搅拌溶解，恒温溶解4h至铸膜液为澄清透明的均一体系，然后静置脱泡lh，将铸膜液用刮刀均匀的刮制在玻璃板上，刀口厚度:0.15mm，刀口宽度:0.3mm，所形成的溶液薄层约为0.15mm厚，将溶液薄层迅速的浸入到以去离子水作为的凝胶浴中，凝胶浴温度为25°C，30s时将凝胶化的薄膜揭下迅速的浸入到成膜浴中，成膜浴为邻苯二甲酸二丁酯和丙酮按照15: 85的比例组成，成膜浴的温度为25°C，丙酮将凝胶态薄膜内的致孔剂萃取4h之后，将薄膜取出置于去离子水中洗涤、晾干即得微孔膜，平均微孔孔径为1.2 μ m，薄膜孔隙率为62.3%,水通量为353.7L/m2.h，拉伸强度为3.82MPa。
[0025]实施例三:按质量分数称取聚偏氟乙烯粉末树脂12g，溶剂N，N-二甲基甲酰胺84g，致孔剂邻苯二甲酸二异辛酯4g，在三口烧瓶内混合并搅拌均匀，将三口烧瓶放入恒温水浴锅，在75°C下用水浴锅进行恒温搅拌溶解，恒温溶解4h至铸膜液为澄清透明的均一体系，然后静置脱泡lh，将铸膜液用刮刀均匀的刮制在玻璃板上，刀口厚度:0.15mm，刀口宽度:0.3mm，所形成的溶液薄层约为0.15mm厚，将溶液薄层迅速的浸入到以去离子水作为的凝胶浴中，凝胶浴温度为25°C，30s时将凝胶化的薄膜揭下迅速的浸入到成膜浴中，成膜浴为邻苯二甲酸二异辛酯和丙酮按照15: 85的比例组成，成膜浴的温度为25°C，丙酮将凝胶态薄膜内的致孔剂萃取4h之后，将薄膜取出置于去离子水中洗涤、晾干即得微孔膜，平均微孔孔径为1.6 μ m，薄膜孔隙率为73.6%,水通量为362.lL/m2.h，拉伸强度为3.43MPa。
【权利要求】
1.聚偏氟乙烯微孔薄膜的制备方法，其特征在于将计量的聚偏氟乙烯、溶剂和致孔添加剂混合后恒温溶解为均一的铸膜液，静置脱泡以后将铸膜液用刮刀刮制成一定厚度的溶液薄层，然后将溶液薄层浸入到凝胶固化浴当中，等待溶液薄层形成为凝胶态的薄膜之后，最后将凝胶态的薄膜浸入到成膜浴中，成膜浴将凝胶态薄膜当中的致孔剂萃取之后，便形成了聚偏氟乙烯微孔薄膜。
2.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯微孔薄膜的制备方法，其特征在于:溶剂选用N，N-二甲基甲酰胺，致孔添加剂选用邻苯二甲酸二甲酯，邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二异辛脂，优选邻苯二甲酸二丁酯。
3.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯微孔薄膜的制备方法，其特征在于:铸膜液形成凝胶态的薄膜之后，由于致孔添加剂为非水溶性的有机大分子，因此依然保留在凝胶态薄膜当中，需要经过成膜浴中丙酮的萃取作用，才能最终形成聚偏氟乙烯微孔薄膜。
【文档编号】B01D67/00GK104147945SQ201310178456
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年5月15日 优先权日:2013年5月15日
【发明者】苑会林, 邢胜俐 申请人:北京化工大学