一种结构可控的多孔乙烯基树脂薄膜及其制备方法_2

文档序号:8312270阅读:来源:国知局
膜浸入上述酸溶液中;
(3.3)放入超声池超声24-96 h,恒温20-30 V ;
(3.4)更换如步骤(3.1)所述的酸溶液,再次放入超声池超声处理24-96 h,恒温20-30
V ;
(3.5)将刻蚀后的乙烯基树脂薄膜先后浸泡于去离子水和乙醇溶液中,各超声处理2
h ;
(3.6)将上述乙烯基树脂薄膜取出,置于恒温烘箱中70 °C下干燥24-72 h。
[0014]本发明中,制备出的乙烯基树脂(碳酸钙)-分隔树脂交替叠加的4-2048层薄膜,通过剥离法或溶蚀法分离出乙烯基树脂的薄膜,薄膜的完整性很高,厚度均匀,表面平整无划痕。
[0015]本发明中,所述剥离法是指利用机械剥离法分离乙烯基树脂层和分隔树脂层。
[0016]本发明中,所述的溶蚀法是指利用两种树脂在同一溶剂中的溶解性的差异来分离乙烯基树脂层和分隔树脂层。
[0017]本发明中,步骤(3.1)所述的酸是一种或一种以上的强酸或中强酸的混合物,具体为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸及其混合物,但不仅限于此。
[0018]所得的多孔膜表面平整连续、厚度均匀且具备一定的机械强度。膜厚度可以通过调节层数及成膜模具出口厚度进行调节。
[0019]孔径大小、孔隙率、孔径分布等可以通过改变碳酸钙颗粒粒径、含量以及酸刻蚀时间等因素进行控制。
[0020]通过对上述多孔乙烯基树脂薄膜对多环芳烃吸附性能的测试发现,相对于无孔乙烯基树脂薄膜,其吸附速率更高,最低残留浓度约为无孔薄膜的25%,这也证明了孔结构对吸附性能的影响。
[0021]本发明使用微纳层共挤出技术、碳酸钙模板法及酸刻蚀法制备出孔结构及膜厚可控的多孔乙烯基树脂薄膜,多孔材料的孔结构有序且可控,热稳定性高,吸附性能好,加工成本低,工艺简单易行。具有很强的可设计性,在多孔材料、微层共挤出领域、吸附应用领域、及功能高分子领域有广阔的应用前景和使用价值。本发明具体优点如下:
(I)本发明容易做到向聚合物基体内添加其他材料的要求。如本发明中选择的聚合物基体为乙烯基树脂,添加的材料为亚微米级碳酸钙颗粒,通过加入分散剂高速搅拌及双螺杆造粒的处理,两种组分混合均匀,且两组分比例可按实际需求做调整;
(2)本发明采用实验室自行制造的微纳叠层共挤出成型设备制备了具有交替层状结构的乙烯基树脂(碳酸钙)-分隔树脂薄膜,采用流道结构合理的层倍增模具,分层效率高。通过串联10个以上的层倍增模具,就可以在I mm的成型口模内获得单层厚度为纳米级的复合薄膜。制备出的薄膜厚度均匀,表面平整连续且具备很高的机械强度,层与层之间界限分明且层厚均匀,膜厚度可以通过调节层数及成膜模具出口厚度进行调节;
(3)本发明采用亚微米级无机碳酸钙颗粒作为模板制备多孔材料,孔结构可由碳酸钙颗粒的粒径、含量及刻蚀时间来控制,本发明所得薄膜的孔径基本介于微米级大小,且孔径分布较窄;
(4)传统的对多环芳烃等水中污染物的吸附材料普遍制备过程复杂,成本较高,难以大规模生产和应用,用本发明提出的这种方法制备的多孔薄膜,制备过程方便快捷,孔结构稳定可控,吸附效果较好,可大批量连续生产,例如,用本发明提出的这种方法制备的苯乙烯基聚合物多孔薄膜,原料成本低廉,对多环芳烃等水中污染物的吸附性能优良,适于大规模生产和应用。
【附图说明】
[0022]图1为双组分微纳层共挤出系统与碳酸钙模板法相结合制备多孔薄膜的原理图。
[0023]图2为聚苯乙烯(碳酸钙)/聚乙烯交替叠加的16层薄膜断层的偏光显微镜照片。
[0024]图3为聚苯乙烯(碳酸钙)薄膜盐酸刻蚀前后表面的偏光显微镜照片(a为刻蚀前,b为刻蚀后)。
[0025]图4为聚苯乙烯(碳酸钙)薄膜盐酸刻蚀前后表面不同放大倍数的扫描电镜照片(a, c为刻蚀前;b, d为刻蚀后)。
[0026]图5为聚苯乙烯(碳酸钙)薄膜盐酸刻蚀前后断面的扫描电镜照片(a为刻蚀前;b为刻蚀后)。
[0027]图6为聚苯乙烯(碳酸钙)薄膜盐酸刻蚀前后的热失重照片。
[0028]图7为经过不同吸附时间后芘的水溶液的荧光光谱图(lg/L ;a为多孔聚苯乙烯薄膜;b为无孔聚苯乙烯薄膜)。
[0029]图8为经过不同吸附时间由芘的水溶液在波长为370nm荧光强度得到的吸附动力学折线图(lg/L ;a为多孔聚苯乙烯薄膜;b为无孔聚苯乙烯薄膜)。
【具体实施方式】
[0030]以下实施例是仅为更进一步具体说明本发明,在不违反本发明的主旨下,本发明应不限于以下实例具体明示的内容。
[0031]所用原料如下:
聚苯乙烯树脂(PG-22),苏州浩宇鑫塑化有限公司;
聚乙烯树脂(2426K),上海繁塑国际贸易有限公司;
聚丙烯树脂(J740),扬子石化公司;
聚偏氟乙烯树脂(6010), Solvay化学公司;
碳酸钙颗粒(0.SMffl电子级),阿拉丁 ; 碳酸钙颗粒(0.ιμπι),苏州名匠精细化工有限公司;
分散剂-钛酸酯偶联剂TMC-1OI,天长市绿色化工助剂厂;
盐酸,国药集团化学试剂有限公司。
[0032]实施例1: (I)以亚微米级碳酸钙(0.SMffl电子级)为模板制备聚苯乙烯-碳酸钙复合材料,作为母料。
[0033]所用原料的配比如下:
聚苯乙烯树脂100份,以质量数计
碳酸钙颗粒(0.SMffl电子级)10-50份,以质量数计分散剂1-5份,以质量数计
(1.1)将1-5份分散剂溶在乙醇溶液中,备用;
(1.2)将10-30份碳酸钙颗粒放入高速搅拌机,升温至70-80°C,逐滴滴入上述分散剂溶液,低速搅拌10-20min,然后高速搅拌10_20min ;
(1.3)在上述原料中加入100份聚苯乙烯树脂,升温至100-120°C,低速搅拌20-30min,然后高速搅拌20-30min ;
(1.4)将如上述方法制备的聚苯乙烯-碳酸钙母料放入造粒机造粒,进料口温度为130-150°C,出料口温度为 200-220°C。
[0034](2)用微层共挤出方法制备聚苯乙烯/聚乙烯交替多层复合薄膜,通过进行层间剥离,分离出聚苯乙烯膜(无孔)。
[0035]交替层状结构的薄膜的制备采用实验室自行制造的微纳叠层共挤出成型设备。两台挤出机A、B分别加入聚乙烯和聚苯乙烯,对于聚乙烯,四段进料口温度依次为120°C、150°C、180°C和220°C ;对于聚苯乙烯,四段进料口温度依次为100°C、140°C、180 °〇和220 °C。层倍增模具段温度为210-230 °C,机头温度为190-210°C,实验加工原理如图1所示。
[0036]制备出聚苯乙烯/聚乙烯薄膜交替叠加的16层薄膜,厚度均匀可控,每层约为
20触。
[0037]制备出的聚苯乙烯/聚乙烯为交替叠加的16层薄膜,通过剥离法分理出聚苯乙烯薄膜,膜的完整性很高,厚度均匀,表面平整无划痕。
[0038]实施例4:用微层共挤出方法制备聚苯乙烯(碳酸钙)/聚乙烯交替多层复合薄膜,通过进行层间剥离,分离出聚苯乙烯(碳酸钙)膜。
[0039]交替层状结构的薄膜的制备采用实验室自行制造的微纳叠层共挤出成型设备。两台挤出机Α、Β分别加入聚乙烯和聚苯乙烯,对于聚乙烯,四段进料口温度依次为120 °C、150°C>180 °〇和220°C ;对于聚苯乙烯,四段进料口温度依次为100°C、140°C、180 t^P 220°C。层倍增模具段温度为210-230°C,机头温度为190-210°C。
[0040]制备出聚苯乙烯(碳酸钙)/聚乙烯薄膜交替叠加的16层薄膜,厚度均匀可控,每层约为20Mm,聚苯乙烯(碳酸钙)/聚乙烯交替叠加的16层薄膜断层的偏光显微镜照片如图2所示,透明层为聚苯乙烯,深色层为聚乙烯。
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