改性聚烯烃多孔膜及应用的制作方法

本发明涉及膜材料，尤其是涉及一种改性聚烯烃多孔膜及应用。

背景技术：

1、聚烯烃作为合成高分子材料的主体，产量大、机械性能和热性能好、应用面广。聚烯烃用作膜材料的主要有聚乙烯(包括高密度聚乙烯和低密度聚乙烯)、聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯(pmp)及丙烯/乙烯共聚物等，主要通过熔融拉伸法、热致相分离法等过程制备超滤膜、微滤膜等。

2、聚烯烃基膜涂覆的纳滤、反渗透膜性能可以做到传统无纺布复合膜性能水平。聚烯烃基膜整体为拉伸的纵横交错的孔隙，孔隙率高达60％，基膜表面孔径主要为150-300nm，孔径过大且不均再加上高结晶度聚烯烃材料本身特点，难以耐受高压(≥3mpa)。在高压运行下，由于基底问题分离层容易破坏，造成脱盐率下降。同时聚烯烃基膜表面能低、亲水性差，难以与其上的分离层进行结合，或者结合力较差，在高压运行中容易与分离层脱离，造成脱盐率下降，难以在海水淡化和工业零排等高压环境下使用。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种改性聚烯烃多孔膜，旨在解决现有技术中聚烯烃基膜孔隙率大和结晶度高引起的机械强度不够，以及聚烯烃基膜与分离层结合力不足的技术问题。

2、本发明的目的之二在于提供一种改性聚烯烃多孔膜的应用。

3、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

4、本发明的第一方面提供了一种改性聚烯烃多孔膜，对聚烯烃多孔膜浸涂或者喷涂高聚物溶液后烘干得到改性聚烯烃多孔膜；

5、所述聚烯烃多孔膜的材质包括pp、pe、pvdf和ptfe中的至少一种；

6、所述改性聚烯烃多孔膜的表面孔径为40nm-80nm；

7、所述高聚物溶液中，高聚物的浓度为1wt.％-30wt.％；高聚物的分子量为1万-100万；

8、所述高聚物包括环氧树脂、聚氨酯和不饱和聚酯中的至少一种。

9、进一步地，所述高聚物溶液中，还包括胶粘剂。

10、优选地，所述胶粘剂为含氨基甲酸酯基团的聚氨酯和/或含异氰酸酯基的聚氨酯。

11、优选地，所述高聚物溶液中，胶粘剂的浓度为0.01wt.％-10wt.％。

12、进一步地，所述高聚物为环氧树脂。

13、优选地，环氧树脂溶液中的溶剂包括乙酸乙酯和/或乙酸丙酯。

14、优选地，所述环氧树脂溶液中还包括磷酸和/或硫酸。

15、优选地，所述磷酸或所述硫酸的浓度为0.1wt.％-10wt.％。

16、优选地，所述胶粘剂的浓度为0.01wt.％-5wt.％。

17、进一步地，所述高聚物为聚氨酯。

18、优选地，聚氨酯溶液中的溶剂包括二甲基甲酰胺和/或二甲基乙酰胺。

19、优选地，所述胶粘剂的浓度为0.05wt.％-10wt.％。

20、进一步地，所述高聚物为不饱和聚酯。

21、优选地，所述不饱和聚酯的交联单体包括苯乙烯。

22、优选地，不饱和聚酯溶液中的溶剂包括乙醇、乙醚、苯、丙酮和乙酸乙酯中的至少一种。

23、进一步地，所述高聚物为环氧树脂、聚氨酯和不饱和聚酯中的至少两种。

24、优选地，使用有机溶剂溶解高聚物得到所述高聚物溶液。

25、进一步地，所述烘干的温度为40℃-80℃，时间为1min-5min。

26、进一步地，所述浸涂的时间为3min-5min，浸涂后使用压辊碾压多余溶液后再进行烘干；

27、或，

28、所述喷涂的速度为2m/min-6m/min，时间为0.5min-2min，浸涂后使用压辊碾压多余溶液后再进行烘干。

29、本发明的第二方面提供了所述的改性聚烯烃多孔膜在制备分离膜中的应用。

30、进一步地，所述分离膜包括纳滤膜、微滤膜、超滤膜、反渗透膜、渗透蒸发膜或离子交换膜。

31、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

32、本发明提供的改性聚烯烃多孔膜，使用高硬度、高粘结性、快速固化、具有交联网状结构的高聚物对聚烯烃多孔膜进行填孔、改性，减小了聚烯烃多孔膜的孔径并提高孔径分布均一性，将孔径由150nm-300nm将至40nm-80nm；同时提高了聚烯烃多孔膜的基底强度，纵横断裂强度从50-80可提高至200mpa左右，为分离层提供了有力的机械支撑，使其能在高压下稳定运行。另外，高聚物含氮、氧等元素，改善了聚烯烃多孔膜的亲水性，提高了与分离层的结合力，增加了膜的运行稳定性。

33、本发明提供的改性聚烯烃多孔膜在分离膜中的应用，为分离膜提供了性能更好、厚度和成本均更低的基膜，降低了分离膜的成本，为全面替代无纺布基膜提供了可能，提高了分离膜元件单位装填量进而提高产水量，实现低成本高产水量。

技术特征：

1.一种改性聚烯烃多孔膜，其特征在于，对聚烯烃多孔膜浸涂或者喷涂高聚物溶液后烘干得到改性聚烯烃多孔膜；

2.根据权利要求1所述的改性聚烯烃多孔膜，其特征在于，所述高聚物溶液中，还包括胶粘剂；

3.根据权利要求2所述的改性聚烯烃多孔膜，其特征在于，所述高聚物为环氧树脂；

4.根据权利要求2所述的改性聚烯烃多孔膜，其特征在于，所述高聚物为聚氨酯；

5.根据权利要求2所述的改性聚烯烃多孔膜，其特征在于，所述高聚物为不饱和聚酯；

6.根据权利要求2所述的改性聚烯烃多孔膜，其特征在于，所述高聚物为环氧树脂、聚氨酯和不饱和聚酯中的至少两种；

7.根据权利要求1-6任一项所述的改性聚烯烃多孔膜，其特征在于，所述烘干的温度为40℃-80℃，时间为1min-5min。

8.根据权利要求1-6任一项所述的改性聚烯烃多孔膜，其特征在于，所述浸涂的时间为3min-5min，浸涂后使用压辊碾压多余溶液后再进行烘干；

9.一种权利要求1-8任一项所述的改性聚烯烃多孔膜在制备分离膜中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述分离膜包括纳滤膜、微滤膜、超滤膜、反渗透膜、渗透蒸发膜或离子交换膜。

技术总结
本发明提供了一种改性聚烯烃多孔膜及应用，具体涉及膜材料技术领域。该改性聚烯烃多孔膜通过对聚烯烃多孔膜浸涂或者喷涂高聚物溶液后烘干得到。改性聚烯烃多孔膜的表面孔径为40nm‑80nm；高聚物溶液中，高聚物的浓度为1wt.％‑30wt.％；高聚物的分子量为1万‑100万；高聚物包括环氧树脂、聚氨酯和不饱和聚酯中的至少一种。本发明提供的改性聚烯烃多孔膜，将孔径由150nm‑300nm将至40nm‑80nm并提高孔径分布均一性；同时提高了强度，为分离层提供了有力的机械支撑，使其能在高压下稳定运行。另外，高聚物含氮、氧等元素，改善了聚烯烃多孔膜的亲水性，提高了与分离层的结合力，增加了膜的运行稳定性。

技术研发人员：任凤伟,张庆磊,陈亦力,侯琴,卢彦斌,王振,况武
受保护的技术使用者：北京碧水源分离膜科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7