专利名称：一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜的制备方法
技术领域：
本发明属于共混膜的制备领域，特别涉及一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜的制备方法。
背景技术：
膜分离技术是一种新型的高分离、浓缩、提纯及净化技术，它的出现很好的解决了传统水处理技术在处理废水时存在的问题。与传统水处理技术相比，膜分离技术具有能耗低、可在常温下连续操作、分离效率高、无二次污染、运行费用低等优点，因此膜分离技术在废水处理中已经得到了广泛的应用，且具有广阔的前景。超滤膜是众多膜分离技术中的一种，在上世纪60年代就实现了工业化的生产。超滤膜技术被广泛的应用于生活污水和多种工业废水的处理中。超滤膜材料主要包括无机膜材料和有机膜材料。膜材料开发是膜分离技术重要的一个分支方向。在新型膜材料开发领域中，聚氯乙烯引起了人们的关注和研究，因为其具有化学性质稳定，耐酸、碱，耐微生物侵蚀，价格便宜，来源丰富等优点。但是研究中发现，聚氯乙烯制膜过程中易收缩、起皱，膜的脆性大、疏水性强、水通量小、不耐污染。另一种高分子材料一聚醚砜是一种综合性能优异的热塑性材料，具有优异的耐热性能、机械性能和耐腐蚀性。聚醚砜也被用来制备高性能的超滤膜和反渗透膜。同时，聚醚砜膜的材料也有疏水性强的缺点。添加剂在膜制备过程中的作用是不可忽略的，采用纳米无机小分子(纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米二氧化硅)对超滤膜进行改性可以有效的改进膜的亲水性和膜的微观结构。纤维素衍生物可以有效的提高膜的亲水性能，改善抗污染性能。采用一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜的制备方法，可以制备出一种成本较低，机械性能好，水通量大，亲水性可调节的膜材料。具有广阔的应用前景。采用聚氯乙烯和聚醚砜作为制膜材料已有许多文献和专利报道。CN1772813A介绍了一种酚酞型聚醚砜和聚醚砜制备共混膜的方法，制备的膜的化学稳定性高，耐温性好;CN102114389A介绍了一种载银纳米二氧化钛/聚氯乙烯膜及其的制备方法，制备的膜的抑菌性和抗污染性能得到了加强；CN102558595A介绍了一种聚偏氟乙烯膜或者聚氯乙烯膜表面改性方法，提高了膜的亲水性和抗污染性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜的制备方法，该发明的共混膜通量大、机械性能好，亲水性可调节，制模成本低，具有较好的化学稳定性和耐热性；本发明制备的膜可以应用于污水处理、自来水厂净化、中水回用、食物和生物制药等领域，具有良好的应用前景。本发明的一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物的制备方法，包括
(I)按质量百分数，将聚氯乙烯79Γ18%，聚醚砜3. 6% 8%，纤维素衍生物2% 8%，纳米添加剂19Γ5%混合添加到余量溶剂中，6(T90°C条件下加热搅拌3飞小时，静置，脱泡，得到铸膜液；(2)用刮刀将铸膜液平铺一层，预蒸发5 30s，然后浸入1(T30°C的凝固浴中成膜，洗涤，浸泡除去残留在膜中的溶剂，经保孔处理后低温烘干，即得聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜。所述步骤(I)中聚氯乙烯的聚合度为80(Tl800。所述步骤(I)中纤维素衍生 物为醋酸纤维素、二醋酸纤维素酯或羟甲基纤维素。所述步骤(I)中纳米添加剂为纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米二氧化硅中的一种或几种。所述步骤(I)中的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或几种。所述步骤(2)中在相对湿度为5(Γ90%的空气中预蒸发。所述步骤(2)中的凝固浴为含有质量分数为(Γ20%的乙醇、丁醇的水溶液。所述步骤(2)中用蒸馏水洗涤。所述步骤(2)所得的共混膜为平板膜。本发明的共混膜中采用聚醚砜和纤维素类衍生物作为共混材料，加入聚醚砜可以明显改善膜的机械性能，包括拉伸强度和最大伸长倍数，同时聚醚砜具有良好的化学稳定性和耐热性；加入纤维素衍生物可以明显改善膜的亲水性能，从而提高膜的耐污染性能。本发明采用相转化法来制备聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜，改善了 PVC膜的机械性能和亲水性能，增强了 PVC膜的应用性。有益效果( I)本发明的共混膜通量大，机械性能好，亲水性可调节，制膜成本低，具有较好的化学稳定性和耐热性；(2)本发明的所涉及的平板膜的厚度为10(Γ300μπι，蒸馏水测得水通量为80 2000L/(m2· h) (O. 15MPa)，耐受压力彡 O.1Mpa ；(3)本发明制备的共混膜可以应用于污水处理、自来水厂净化、中水回用、食品和生物制药等领域，具有良好的应用前景。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1(I)将质量分数分别为10%的聚氯乙烯、5. 5%聚醚砜、4%醋酸纤维素，质量分数为3%的纳米氧化锌，质量分数为77. 5%溶剂N，N- 二甲基乙酰胺放入到锥形瓶中，置于恒温80° C的水浴锅中下搅拌直至完全溶解，静置、脱泡后备用；(2)将洁净的玻璃板、刮刀和铸膜液的温度保持一致，在玻璃板上刮出厚度为200 μ m的平板膜，先预蒸发20s，然后侵入20°C的水浴中固化成膜；
(3)待薄膜脱落后从水浴中取出，用蒸馏水充分洗涤、浸泡除去残留在膜中的溶剂，经保孔处理后低温烘干，得到膜成品。该膜在湿润条件下测得的在O. 15MPa下水通量为900L/ (m2. h)，干膜的接触角为42°，通量大，亲水性好。可用于纳滤或者反渗透之前污水的预处理。实施例2(I)将质量分数分别为12%的聚氯乙烯、6%聚醚砜、2%醋酸纤维素，质量分数为2%的纳米氧化硅，质量分数为78%溶剂N，N-二甲基乙酰胺放入到锥形瓶中，置于恒温80° C的水浴锅中下搅拌直至完全溶解，静置、脱泡后备用；(2)将洁净的玻璃板、刮刀和铸膜液的温度保持一致，在玻璃板上刮出厚度为200 μ m的平板膜，先预蒸发30s，然后侵入10°C的水浴中固化成膜；
(3)待薄膜脱落后从水浴中取出，用蒸馏水充分洗涤、浸泡除去残留在膜中的溶剂，经保孔处理后低温烘干，得到膜成品。该膜在湿润条件下测得的在O. 15MPa下水通量为600L/ (m2. h)，干膜的接触角为56°，机械性能好，耐压强度大。可用于纳滤或者反渗透之前污水的预处理。实施例3(I)将质量分数分别为5%的聚氯乙烯、12%聚醚砜、1%的醋酸纤维素，质量分数为2%的纳米二氧化钛，质量分数为80%溶剂N，N- 二甲基乙酰胺放入到锥形瓶中，置于恒温80° C的水浴锅中下搅拌直至完全溶解，静置、脱泡后备用；(2)将洁净的玻璃板、刮刀和铸膜液的温度保持一致，在玻璃板上刮出厚度为200 μ m的平板膜，先预蒸发5s，然后侵入30°C的水浴中固化成膜；(3)待薄膜脱落后从水浴中取出，用蒸馏水充分洗涤、浸泡除去残留在膜中的溶剂，经保孔处理后低温烘干，得到膜成品。该膜在湿润条件下测得的在O. 15MPa下水通量为410L/ (m2. h)，干膜的接触角为65°，最大拉伸长度为原来的2倍，机械性能好，耐压强度大。
权利要求
1.一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜的制备方法，包括(1)按质量百分数，将聚氯乙烯79Γ18%，聚醚砜3.69Γ8%，纤维素衍生物2% 8%，纳米添加剂19Γ5%混合添加到余量溶剂中，6(T90°C条件下加热搅拌3飞小时，静置，脱泡，得到铸膜液；(2)用刮刀将铸膜液平铺一层，预蒸发5 30s，然后浸入1(T30°C的凝固浴中成膜，洗涤，浸泡，烘干，即得聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜。
2.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜的制备方法， 其特征在于所述步骤(I)中的聚氯乙烯的聚合度为80(Γ1800。
3.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜的制备方法， 其特征在于所述步骤(I)中纤维素衍生物为醋酸纤维素、二醋酸纤维素酯或羟甲基纤维素。
4.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜的制备方法， 其特征在于所述步骤(I)中纳米添加剂为纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米二氧化硅中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜的制备方法， 其特征在于所述步骤(I)中的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜的制备方法， 其特征在于所述步骤(2)中在相对湿度为50、0%的空气中预蒸发。
7.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜的制备方法， 其特征在于所述步骤(2)中的凝固浴为含有质量分数为(Γ20%的乙醇、丁醇的水溶液。
8.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜的制备方法， 其特征在于所述步骤(2)中用蒸馏水洗涤。
9.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜的制备方法， 其特征在于所述步骤(2)所得的共混膜为平板膜。
全文摘要
本发明涉及一种聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜的制备方法，包括(1)将聚氯乙烯，聚醚砜，纤维素衍生物，纳米添加剂混合添加到溶剂中，60~90℃条件下加热搅拌3~6小时，静置，脱泡，得到铸膜液；(2)用刮刀将铸膜液平铺一层，预蒸发5~30s，然后浸入10~30℃的凝固浴中成膜，洗涤，浸泡，烘干，即得聚氯乙烯/聚醚砜/纤维素衍生物共混膜。本发明的共混膜通量大、机械性能好，亲水性可调节，制膜成本低，具有较好的化学稳定性和耐热性；本发明制备的共混膜可以应用于污水处理、自来水厂净化、中水回用、食品和生物制药等领域，具有良好的应用前景。
文档编号B01D71/30GK103007785SQ20131000386
公开日2013年4月3日 申请日期2013年1月6日 优先权日2013年1月6日
发明者王军, 陈高升, 李玉龙, 吴俊 , 蒋淑红 申请人:东华大学