一种双面不对称结构平板支撑膜及其制备方法和应用的制作方法

一种双面不对称结构平板支撑膜及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种双面不对称结构平板支撑膜及其制备方法和应用，属于膜分离技术及新材料领域。一种双面不对称结构平板支撑膜的制备方法，将支撑体沿与重力方向平行的方向设置，并使支撑体的两个表面均接触铸膜液，将接触铸膜液后的支撑体于凝胶浴中处理，其中，所述铸膜液，按质量百分比，由下述组分组成：10％～30％聚合物、3％～20％添加剂、余量有机溶剂；铸膜液的粘度为2000～102000mPa·s。本发明提供的双面不对称平板支撑膜具有更高的机械强度、均一的致密孔隙结构、良好的耐溶剂、耐酸碱、污染性、易清洗等性能，更适于应用在纳滤、反渗透、气体分离等精细分离领域及处理含有溶剂、强酸碱溶液及污水体系。
【专利说明】一种双面不对称结构平板支撑膜及其制备方法和应用

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种双面不对称结构平板支撑膜及其制备方法和应用，属于膜分离技 术及新材料领域。

【背景技术】
[0002] 膜分离技术是一种新型的分离技术，与传统分离技术相比，膜分离的优势在于高 效节能、过程简单、操作方便、环境友好，并易于与其他技术集成耦合等。膜材料是膜分离技 术的核心，根据形状的不同，膜可以分为平板式、管式、卷式、中空纤维等几种形式。其中，平 板膜的通量更高，制备工艺简单，分离条件易于控制，机械强度较高，寿命更长，因此由高聚 物制备的平板多孔膜材料在微滤、超滤、纳滤、反渗透以及气体分离净化等膜分离过程中占 据主导地位。目前平板多孔聚合物膜的制备方法包括相转化、熔融拉伸法、蚀刻法等，其中 浸没沉淀相转化法是应用最为广泛的制膜方法之一。
[0003] 传统的不对称结构平板支撑膜制备方法通常采用浸没沉淀相转化法，包括刮涂法 与喷涂法等。其制备过程为利用传统的刮膜机将聚合物铸膜液刮涂或喷涂在支撑体无纺布 的表面上，然后浸入到凝胶浴即非溶剂中，发生相转化形成不对称平板支撑膜。中国专利申 请号为CN200510060289. 7,
【公开日】为2006年2月8日，名称为"共混聚醚砜平板复合膜的 制备方法"公开了利用传统刮膜机在支撑层上连续刮制聚醚砜和磺化聚醚砜共混膜，随后 浸入到凝胶浴中形成平板复合膜。中国专利申请号为CN200910228659. 1，
【公开日】为2010年 6月9日，名称为"温度响应型聚偏氟乙烯平板分离膜制备方法"公开了以温敏共聚物为铸 膜液，利用玻璃棒在玻璃板上刮制成膜，随后浸入恒温凝胶浴中凝固成膜。中国专利申请号 为CN201310249374. 2,
【公开日】为2013年9月4日，名称为"一种亲水性聚偏氟乙烯平板膜 的制备方法"公开了利用传统平板刮膜机将聚偏氟乙烯铸膜液涂覆到无纺布基材上，然后 将进入凝胶浴中凝胶成膜，并进行了亲水性改性。中国专利申请号为201310563801.X，公 开日为2013年4月3日，名称为"一种聚合物平板微孔膜的制备方法"公开了利用气动喷 枪将铸膜液往返重复喷涂到平板模具上，然后将喷涂有铸膜液的模具放入凝胶浴中凝胶成 月旲j等等°
[0004] 利用上述专利提供的方法制备的平板支撑膜，由于铸膜液涂覆在支撑体表面上， 经相转化后形成的膜层结构通常为具有大孔、过渡孔及表面致密层的单面不对称结构，而 支撑体多为无纺布材料，其使用寿命和耐溶剂、耐热性及耐强酸、强碱性较差。所以，这种平 板支撑膜不仅结构缺陷多，同时在应用时因受支撑体本身性质所限，无法在更大范围使用， 如对一些含有溶剂、强酸碱的溶液和污水体系无法长期使用。


【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术和膜结构中的不足，提供了一种双面不对称结构 平板支撑膜的制备方法。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] -种双面不对称结构平板支撑膜的制备方法，将支撑体沿与重力方向平行的方向 设置，并使支撑体的两个表面均接触铸膜液，将接触铸膜液后的支撑体于凝胶浴中处理，
[0007] 其中，所述铸膜液，按质量百分比，由下述组分组成：10%?30%聚合物、3%? 20%添加剂、余量有机溶剂；铸膜液的粘度为2000?102000mPa·s;
[0008] 所述聚合物为聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、聚醚砜酮、聚醚睛酮、聚芳醚酮、 聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或醋酸纤维素；
[0009] 所述添加剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、水、丙三醇、丁醇、乙二醇、丙酮、氯化 锂、沸石分子筛、纳米二氧化硅、氧化钛、石墨烯、炭纳米管中的一种或多种。
[0010] 本发明所述双面不对称结构平板支撑膜的制备方法是将支撑体沿与重力平行的 方向设置或移动，并利用成膜装置进行成膜，该成膜装置包括两个相对的成膜面且成膜面 与支撑体平面平行，使得位于两个成膜面间的支撑体的两个表面均接触铸膜液，获得双面 涂覆铸膜液的支撑体。本发明优选两个成膜面间的间距为100?600μπι。
[0011] 本发明所述双面不对称结构平板支撑膜的制备方法，所述铸膜液的粘度优选为 4000 ?62000mPa·sD
[0012] 本发明所述双面不对称结构平板支撑膜的制备方法，所述有机溶剂为可以溶解添 加剂和聚合物的可用的有机溶剂，并使得最终所得铸膜液的粘度在要求的范围内，本发明 优选所述有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基 亚砜。
[0013] 本发明所述双面不对称结构平板支撑膜的制备方法，所述支撑体为具有均匀网状 结构的支撑体，网孔尺寸为10?200μm。本发明所述支撑体可选用现有技术公开的可用于 不对称支撑膜制备的支撑体，本发明优选为聚合物网、不锈钢网、钛网或铜网，所述聚合物 网，聚合物可为尼龙网、聚乙烯网、聚丙烯网、ABS网或聚酯网。
[0014] 本发明所述双面不对称结构平板支撑膜的制备方法，优选支撑体与铸膜液的接触 时间为10?30min。
[0015] 本发明所述双面不对称结构平板支撑膜的制备方法，优选将已与铸膜液接触的支 撑体依次于两个凝胶浴中进行处理。所述凝胶浴包括第一凝胶浴和第二凝胶浴，所述第一 凝胶浴，按质量百分比，由下述组分组成：〇%?50%有机溶剂及余量水，其中，有机溶剂为 N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、氯仿、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜；所述第二 凝胶浴为水。
[0016] 进一步地，优选在第一凝胶浴中的处理时间为30s?20min;在第二凝胶浴中的处 理时间为3?48h。
[0017] 本发明所述双面不对称结构平板支撑膜的制备方法，优选使与铸膜液接触后的支 撑体在进入凝胶浴前，于空气中停留IOs?20min。
[0018] 本发明所述双面不对称结构平板支撑膜的制备方法，一个优选的技术方案为：
[0019] 将支撑体沿与重力方向平行的方向设置，并使支撑体的两个表面均接触铸膜液， 使铸膜液与支撑体接触10?30min;使接触后的支撑液膜在空气中停留IOs?20min;然后 进入第一凝胶浴中，停留30s?20min;然后进入第二凝胶浴中，停留3?48h。
[0020] 本发明优选所述双面不对称结构平板支撑膜在下述装置中制备。
[0021] 一种平板支撑膜的生产装置，所述装置包括：
[0022] 成膜机构，所述成膜机构包括成膜室；位于成膜室内的成膜板组，所述成膜板组由 两个成膜直面相对的成膜板组成，按成膜直面平行于重力方向设置所述成膜板；控制装置， 用于控制成膜板组中至少两个成模板在垂直于重力方向的方向上移动；
[0023] 浸渍机构，浸渍机构包括至少一个承装凝胶浴的容器；所述浸渍机构接收来自成 膜机构的支撑体，并使支撑体浸入凝胶浴中；
[0024] 传送机构，所述传送机构使支撑体沿与重力方向平行的方向进入成膜机构，并将 经过成膜机构的支撑体送入浸渍机构和使支撑体在凝胶浴中停留一定时间。
[0025] 上述技术方案中，所述每个成膜板组包括两个相同的、成膜面相对设置的成模板， 所述成膜面为被希望成膜于其上的面；单个成膜板的成膜面为直面，且该成膜直面平行于 重力方向。上述技术方案中所述成膜板利用重力使成膜液体产生自流，进而在成膜直面上 成膜。
[0026] 上述技术方案中，所述控制装置用于控制成膜板组中的至少一个成膜板。所述控 制装置可仅控制成模板组两个成模板之一移动，进而改变两个成膜直面间的距离；所述控 制装置也可同时控制成模板组中的两个成模板移动，使两个成膜板的成膜直面相向或相背 移动，改变两个成膜直面间的距离，进而达到控制成膜厚度的目的。
[0027] 本发明所述成膜机构优选所述成模板包括成膜直面和与成膜直面相连接的用于 使成膜原料液体流至成膜直面的导流面。
[0028] 本发明所述成膜机构进一步包括用于使得成膜原料顺利且均匀流至成膜直面的 导流面，所述导流面可为直面也可为曲面，优选其为直面；所述成膜直面和导流面可为一体 结构，也可组装所得。
[0029] 本发明优选所述成模板的成膜直面和导流面互成夹角连接。当导流面为直面时， 所述成模板的成膜直面和导流面总体形成一折面。当成膜直面和导流面间具有一定的夹角 时，两个成膜板相配形成漏斗的形状，便于成膜液体的自流。
[0030] 本发明优选所述导流面为直面，且所述成膜直面与导流面间的夹角α为〇? 90° (不包括90° )，优选为30?60°，进一步优选为45?60°。本发明所述及数值范 围，除另有说明外，其均包括端点值本身。
[0031] 本发明所述成膜机构优选所述控制装置包括：动力装置和与动力装置配合使用的 传动装置，所述传动装置包括：
[0032] 至少两组导轨，按平行于成模板移动的方向设置所述导轨；
[0033] 与导轨配合使用的滑块，所述滑块固定在成模板上；
[0034] 丝杠传动装置，所述丝杠传动装置包括与动力装置相连的丝杠和与成模板相固定 的丝杠螺母，且按平行于成模板移动的方向设置所述丝杠。
[0035] 上述技术方案优选一个成膜板与至少两个丝杠传动装置配合使用。
[0036] 上述技术方案中，所述导轨可固定于成膜室的顶部，且按平行于成模板移动的方 向设置上述导轨；所述传动装置至少包括两组导轨，该两组导轨分别置于成模板的边缘侧， 以保证成模板的平稳移动。
[0037] 本发明所述动力装置为本领域用于提供动力的装置，如电机等。
[0038] 上述技术方案中，为保证多个丝杠传动装置同步运行，所述装置还包括电机同步 控制装置，如电机同步控制器、电机同步轮等。
[0039] 为防止丝杠对成模板的支撑力不足导致成模板产生较大的变形，使形成的膜不均 匀，采用多个丝杠支撑成膜板；一个丝杠动作时，为了使成膜板一侧的所有丝杠同时动作， 在主动丝杠上安装的同步轮，依靠同步带带动装设在相邻丝杠上的同步轮，进而带动相邻 丝杠的运动，保证宽大的成膜板的运动。
[0040] 进一步地，所述丝杠一端穿过固定于成膜室侧壁的固定板并连接动力装置，另一 端穿过丝杠螺母，所述丝杠螺母通过连接件固定于成模板上。
[0041] 本发明所述成膜机构优选所述成模板包括固定部，所述滑块与成模板的固定部相 固定。
[0042] 上述技术方案中，所述固定部设置的位置根据导轨的位置确定，使得位于其上的 滑块与导轨可以相配使用即可。
[0043] 本发明所述各个部件间可采用现有技术公开的方式进行固定，如利用销、键、螺栓 等。
[0044] 本发明所述成膜机构优选包括用于存储成膜液的空间。
[0045] 本发明所述成膜机构优选包括加热装置，所述加热装置可保持成膜机构内存放的 成膜液在设定的温度范围内。
[0046] 本发明所述浸渍机构可包括一个或多个承装凝胶浴的容器。当浸渍机构包括多个 容器时，各个容器可用于承装组分相同或不同的凝胶浴。
[0047] 当浸渍机构包括一个承装凝胶浴的容器时，支撑体在成膜机构中与成膜液充分接 触后，沿重力方向向下移动，沿垂直方向进入凝胶浴，并经传送机构使得进入凝胶浴的支撑 体在凝胶浴中停留设定的时间。
[0048] 当浸渍机构包括多个承装凝胶浴的容器时，支撑体在成膜机构中与成膜液充分接 触后，沿重力方向向下移动，沿垂直方向进入首个凝胶浴，并经传送机构使得进入首个凝胶 浴的支撑体在首个凝胶浴中停留设定的时间；然后通过传送机构将经过首个凝胶浴的支撑 体依次送入其他凝胶浴并停留各自设定的时间。
[0049] 上述设定的时间可以通过承装凝胶浴的容器的尺寸和控制传动机构的传动速率 达到。
[0050] 本发明所述装置中所述传送机构包括传送辊组及张力控制系统。
[0051] 本发明所述张力控制系统可商业购得，或根据现有技术公开的方法制得，其选择 及设置为本领域的现有技术，本领域熟练技术人员可通过现有技术公开的方法进行选择和 设置。
[0052] 本发明所述传送辊组由多个辊构成，该多个辊将缠绕于放卷辊上的支撑体依次送 入成膜机构及浸渍机构，最后使反应得到的支撑体膜收入收卷辊。
[0053] 进一步地，所述传送棍组包括：
[0054] 放卷棍和收卷棍；
[0055] 接收来自放卷辊的支撑体的张力传感器托辊；
[0056] 接收来自传感器托辊的支撑体的预紧测试对辊；
[0057] 接收来自预紧测试对辊的支撑体的转向辊，经过该转向辊的支撑体沿重力方向向 下移动并进入成膜机构；
[0058]接收来自成膜机构的支撑体的位于凝胶浴中的转向辊I，经过转向辊I的支撑体 在凝胶浴中沿水平方向移动，并在经转向辊II后沿重力方向向上移动，使支撑体缠绕至收 卷棍上。
[0059] 上述技术方案中，所述张力控制系统优选按下述方式设置：所述预紧测试对辊中 的预紧测试下辊辊一端连接编码器，用于计旋转圈数以及在支撑体运动过程中释放不均匀 张力，提高支撑体平整度及张力均匀性。磁粉张力控制器连接在放卷辊上，张力传感器托辊 上设有张力传感器；磁粉张力控制器接受来自张力传感器托辊上的张力传感器反馈信号以 及操作人员设定的张力来控制预紧张力，设定数值一般为〇?〇. 2A。
[0060] 本发明所述传送辊组还可包括若干过渡辊。
[0061] 本发明所述装置还包括动力装置及控制装置，用于控制支撑体的移动速度。当传 送机构为传送辊组时，优选本发明所述装置包括若干电机及控制装置，用于控制各个辊的 运行。
[0062] 本发明的另一目的是提供由上述方法制备的双面不对称结构平板支撑膜。
[0063] 该支撑膜为由致密皮层、过渡层、大孔层、过渡层、致密皮层依次组成的双面不对 称结构膜层。
[0064] 本发明的又一目的是提供一种炭膜及其制备方法。
[0065] -种炭膜的制备方法，是将双面不对称结构平板支撑膜置于炭化炉中，在惰性气 氛下进行炭化。
[0066] 上述炭膜的制备方法中，优选炭化温度为600?800°C;优选炭化时间至少为2h。
[0067] 本发明的又一目的是提供一种热致刚性分离膜及其制备方法。
[0068] -种热致刚性分离分离膜的制备方法，是将双面不对称结构平板支撑膜置于加热 炉中，向炉中以300mL/min的流速通入氮气或空气，炉温以5°C/min的速度升温到200? 450°C，并恒温至少1小时后，自然降温，得到热致刚性分离膜。
[0069] 本发明的有益效果为：采用本发明制备的平板支撑膜具有双面不对称结构：铸膜 液充满多孔支撑体的表面、孔隙或缝隙中，形成的聚合物膜与支撑体紧密结合，融为一体； 聚合物膜以支撑体为中心轴，形成由致密皮层、过渡层、大孔层、过渡层、致密皮层组成的双 面不对称结构膜层，并且孔结构在支撑体上形成互穿结构。
[0070] 与传统浸没沉淀相转化法制备出的平板膜相比，本发明提供的双面不对称平板支 撑膜具有更高的机械强度、均一的致密孔隙结构、良好的耐溶剂、耐酸碱、污染性、易清洗等 性能，更适于应用在纳滤、反渗透、气体分离等精细分离领域及处理含有溶剂、强酸碱溶液 及污水体系。此外本发明的制备方法简单易操作、稳定性好、工艺可调整程度高、适宜连续 生产。
[0071] 此外，本发明制备的双面不对称结构平板支撑膜具有良好的热稳定性，加热经热 致自交联重排反应或氧化热交联重排反应可形成具有刚性稳定结构的交联分离膜，在惰性 气氛下，经高温炭化，可制备出高渗透性、高分离选择性炭膜。

【专利附图】

【附图说明】
[0072] 图1为一种平板支撑膜的生产装置，
[0073] 附图标记如下：
[0074] Ia、转向辊I，Ib、转向辊II，2a、过渡辊I，2b、过渡辊II，3、凝胶浴槽，4、凝胶浴，5、 收卷辊，6、放卷辊，7、张力传感器托辊，8、预紧测速上辊，9、预紧测速下辊，10、过渡辊，11、 转向辊，12、成膜机构，13、成膜机构成膜单元，14、支撑体；
[0075] 图2为一种成膜机构的示意图，
[0076] 图3为一种成膜机构的侧视示意图，
[0077] 附图标记如下：
[0078] 101、电机，200、侧壁，300、固定板，400、成模板，401、成膜直面，402、导流面，500、 导轨，600、滑块，700、连接件，800、丝杠螺母，900、丝杠。
[0079] 图4(a)和（b)为实施例1所得双面不对称结构平板支撑膜截面电镜照片；其中， 图4(a)为支撑膜上半部截面的电镜照片，从图中可以看出，所得支撑膜由上至下为致密皮 层、过渡层和大孔层；图4(b)为支撑膜下半部截面的电镜照片，从图中可以看出，所得支撑 膜由上至下为大孔层、过渡层和致密皮层。
[0080] 图5为（a)和（b)所得双面不对称结构平板支撑膜的照片，从照片中可以看出，所 得支撑膜平整、光滑、均匀、无针孔及缺陷。

【具体实施方式】
[0081] 下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以 任何方式限制本发明。
[0082] 下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如 无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0083] 下述实施例中涉及百分比％均为质量百分比wt%。下述实施例中所用张力控制 器为GXFZ-B-6型电磁粉末制动器，人工设定数值一般为0?0. 2A;张力传感器型号为： CZH-25型张力传感器；圈数及产量计算采用：E6B2-CWZ6C型编码器。
[0084] 下述实施例中所用成膜装置如图1?3所示。
[0085] 如图1所示，一种平板支撑膜的生产装置，所述装置包括：成膜机构、浸渍机构和 传送机构。
[0086] 所述成膜机构如图2所示，所述成膜机构包括两个成膜室侧壁200、两个固定板 300、两个成膜板400、两个导轨500、四个滑块600、四个丝杠900、四个丝杠螺母800、四个丝 杠螺母连接件700、两组电机同步轮110、两个同步带120、两个电机101，以及连接上述零部 件的螺钉、螺栓、螺母、键、销。
[0087] 所述成膜板400包括成膜直面401和导流面402,所述导流面402为直面，且所述 成膜直面401与导流面402间的夹角为30°。按成膜直面401平行于重力方向设置所述成 膜板400。
[0088] 固定板300固定于两个成膜室侧壁200之间，两个成膜室侧壁200间的间距由两 个固定板300的长度确定。两个导轨500分别安装在两个成膜室侧壁200上，按平行于成膜 板400移动的方向设置所述导轨500 ;四个滑块600分别安装在两个成膜板400的顶部，其 设置位置使得滑块600可在导轨500上移动。每个成膜板400上固定两个丝杠螺母连接件 700、连接件700上固定丝杠螺母800,其中一个丝杠900的一端穿过丝杠螺母800,另一端 穿过固定板300并与电机101相连，丝杠900上装有同步轮100 ;另一个丝杠900的一端穿 过丝杠螺母800,另一端穿过固定板300,丝杠900上装有另一同步轮110,两个同步轮110 间设有同步带120。
[0089] 所述浸渍机构，浸渍机构包括一个承装凝胶的凝胶浴槽3 ;所述浸渍机构接收来 自成膜机构的支撑体14,并使支撑体浸入14凝胶浴4中。
[0090] 所述传送机构包括传送辊组及张力控制系统，所述传送辊组包括：放卷辊6和收 卷辊5 ;接收来自放卷辊6的支撑体14的张力传感器托辊7 ;接收来自传感器托辊7的支撑 体14的预紧测试对辊，所述预紧测试对辊包括预紧测试上辊8和预紧测试下辊9 ;接收来 自预紧测试对辊的支撑体14过渡辊10,接收来自过渡辊的支撑体14的转向辊11，经过该 转向辊11的支撑体14沿重力方向向下移动并进入成膜机构；来自成膜机构的支撑体14的 依次通过位于凝胶浴中的过渡辊I2a、转向辊Ila、转向辊IIlb和过渡辊II2b;经过转向辊 Ila的支撑体14在凝胶浴中沿水平方向移动，并在经转向辊IIlb后沿重力方向向上移动， 使支撑体14缠绕至收卷辊5上。
[0091] 所述预紧测试对辊中的预紧测试下辊9 一端连接编码器；磁粉张力控制器连接在 放卷辊4上，张力传感器托辊7上设有张力传感器。
[0092] 在经过预紧测试对辊（包括预紧测试上辊8和预紧测试下辊9)时，支撑体14表面 不均匀的张力实现部分释放，由此提高支撑体14的平整度及保证张力的均匀性。张力传感 器托辊7连接CZH-25型张力传感器，CZH-25型张力传感器接受张力信号后，将信号反馈到 GXFZ-B-6型电磁粉末制动器上，通过电磁粉末制动器控制放卷辊6转动的扭矩力，进而控 制支撑体的预紧张力，或通过操作人员设定张力数值直接控制支撑体的预紧张力。预紧测 试下辊9连接E6B2-CWZ6C型编码器，工作过程中预紧测试对辊（包括预紧测试上辊8和预 紧测试下辊9)旋转的圈数可以通过编码器记录并反馈到信号采集模块中实现产量记录。
[0093] 上述装置还包所需的电机及控制装置，用于控制辊的运行。
[0094] 将支撑体14固定在放卷辊6上，支撑体14前端经过张力传感器托辊7,预紧测速 下棍9、预紧测速上棍8,过棍10,转向棍11，成膜机构12,过渡棍I2a，转向棍Ila，转向棍 IIIb，过渡辊II2b，最后固定在收卷辊5上。
[0095] 实施例1
[0096] 将聚酰亚胺的预聚体聚酰胺酸（PAA)与溶剂N，N-二甲基乙酰胺（DMAc)、添加剂 丙酮混合，经加热高速搅拌后制得15%PAA+3%丙酮的铸膜液，料液粘度8000mPa·s;将幅 宽50cm，网孔尺寸为200μπι的聚乙烯网为支撑体垂直置于成膜机构的成膜直面中间，并与 电机驱动的收卷辊连接，将成膜直面宽度设定为58cm，成膜直面间距设定为200微米；将铸 膜液加入成膜机构的成膜直面中间，静止IOmin;开启电机，支撑体以15m/h的线速度通过 成膜机构，铸膜液随支撑体的运行在其两侧流延成膜，在空气中停留Imin后，进入组成为 10%DMAc+90%纯水的第一凝胶浴，停留15分钟后收卷，放入第二凝胶浴水中继续进行溶 剂交换12h，最终凝胶固化形成双面不对称结构平板支撑膜。
[0097] 其性能指标如表1所示。
[0098] 实施例2?9
[0099] 按照实施例1的步骤，但铸膜液按表1中给出类型，得到的双面不对称结构平板支 撑膜的性质如表1所示
[0100] 表 1
[0101]

【权利要求】
1. 一种双面不对称结构平板支撑膜的制备方法，将支撑体沿与重力方向平行的方向设 置，并使支撑体的两个表面均接触铸膜液，将接触铸膜液后的支撑体于凝胶浴中处理， 其中，所述铸膜液，按质量百分比，由下述组分组成：10%?30%聚合物、3%?20%添 加剂、余量有机溶剂；铸膜液的粘度为2000?102000mPa ? s ; 所述聚合物为聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、聚醚砜酮、聚醚睛酮、聚芳醚酮、聚四 氟乙烯、聚偏氟乙烯或醋酸纤维素； 所述添加剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、水、丙三醇、丁醇、乙二醇、丙酮、氯化锂、沸 石分子筛、纳米二氧化硅、氧化钛、石墨烯、炭纳米管中的一种或多种。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：使支撑体沿与重力平行的方向进入成膜 装置，所述成膜装置包括： 成膜机构，所述成膜机构包括成膜室；位于成膜室内的成膜板组，所述成膜板组由两个 成膜直面相对的成膜板组成，按成膜直面平行于重力方向设置所述成膜板；控制装置，用于 控制成膜板组中至少两个成模板在垂直于重力方向的方向上移动； 浸渍机构，浸渍机构包括至少一个承装凝胶浴的容器；所述浸渍机构接收来自成膜机 构的支撑体，并使支撑体浸入凝胶浴中； 传送机构，所述传送机构使支撑体沿与重力方向平行的方向进入成膜机构，并将经过 成膜机构的支撑体送入浸渍机构和使支撑体在凝胶浴中停留一定时间。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N， N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述支撑体为具有均匀网状结构的支撑 体，网孔尺寸为10?200 y m。
5. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：使与铸膜液接触后的支撑体在进入 凝胶浴前，于空气中停留l〇s?20min。
6. 根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于：所述凝胶浴包括第一凝胶浴和第二 凝胶浴， 所述第一凝胶浴，按质量百分比，由下述组分组成：〇%?50%有机溶剂及余量水，其 中，有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、氯仿、N-甲基吡咯烷酮或二甲基 亚砜； 所述第二凝胶浴为水。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于：使铸膜液与支撑体接触10?30min ;使 接触后的支撑液膜在空气中停留l〇s?20min ;然后进入第一凝胶浴中，停留30s?20min ; 然后进入第二凝胶浴中，停留3?48h。
8. 由权利要求1?7所述方法制备的平板支撑膜，其特征在于：所述支撑膜为由致密 皮层、过渡层、大孔层、过渡层、致密皮层依次组成的双面不对称结构膜层。
9. 一种炭膜的制备方法，其特征在于：将权利要求8所述的支撑膜置于炭化炉中，在惰 性气氛下进行炭化。
10. -种热致刚性分离膜的制备方法，其特征在于：将权利要求8所述的支撑膜置于加 热炉中，向炉中以300mL/min的流速通入氮气或空气，炉温以5°C /min的速度升温到200? 450°C，并恒温至少1小时后，自然降温，得到热致刚性分离膜。
【文档编号】B01D71/68GK104492284SQ201410850024
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月29日 优先权日:2014年12月29日
【发明者】李琳, 王同华, 王春雷, 刘峤, 金鑫 申请人:大连理工大学