制备超滤膜的方法及超滤膜与流程

1.本发明涉及膜分离技术领域，具体而言，涉及一种制备超滤膜的方法及超滤膜。


背景技术：

2.相关技术中，制备超滤膜的方法工艺不完善，导致得到的超滤膜品质差，在将超滤膜用于反渗透膜制备中时，导致得到的反渗透膜的品质也较差。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种制备超滤膜的方法，得到的超滤膜品质好。
4.本发明还提出了一种由上述制备超滤膜的方法制备得到的超滤膜。
5.根据本发明实施例的制备超滤膜的方法包括：
6.将基材放卷；
7.将铸膜液送入涂布装置，所述涂布装置将所述铸膜液涂布于所述基材；
8.涂布有所述铸膜液的所述基材经凝固浴、漂洗后得到所述超滤膜。
9.根据本发明实施例的制备超滤膜的方法，通过将涂布有所述铸膜液的所述基材经凝固浴、漂洗后得到的超滤膜品质较好。
10.根据本发明的一些实施例，所述涂布装置为狭缝装置，所述狭缝装置具有狭缝间隙，所述铸膜液通过所述狭缝间隙被涂布在所述基材上。
11.可选地，所述狭缝间隙为10um～200um。
12.根据本发明的一些实施例，所述涂布装置为滚刀装置，所述滚刀装置与所述基材之间具有滚刀间隙，所述滚刀装置的滚刀滚动时，所述铸膜液通过所述滚刀间隙被涂布在所述基材上。
13.可选地，所述滚刀间隙为20um～260um。
14.根据本发明的一些实施例，所述涂布装置的环境温度为20℃～30℃，环境湿度为50％～70％。
15.根据本发明的一些实施例，涂布有所述铸膜液的所述基材依次经过第一纯水槽、第二纯水槽、第三纯水槽，在所述第一纯水槽内进行凝固浴，在所述第二纯水槽和所述第三纯水槽内进行漂洗，所述第一纯水槽、所述第二纯水槽、所述第三纯水槽内的水温依次升高。
16.根据本发明的一些实施例，所述第一纯水槽的水温为1℃～10℃，所述第二纯水槽的水温为25℃～45℃，所述第三纯水槽的水温为55℃～70℃。
17.根据本发明的一些实施例，所述基材的放卷速度为20m/min～30m/min。
18.根据本发明的一些实施例，所述基材为无纺布。
19.根据本发明另一方面实施例的超滤膜，该超滤膜由上述的制备超滤膜的方法制备得到。
20.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.图1是根据本发明实施例的制备超滤膜的方法的示意图；
22.图2是根据本发明的一个实施例的制备超滤膜时的流程示意图；
23.图3是滚刀间隙的示意图。
24.附图标记：
25.超滤膜10、第一辊16、无纺布(基材)30、第一纯水槽31、第二纯水槽32、第三纯水槽33、第三辊34、涂布装置35、滚刀40、铸膜液41、滚刀间隙a。
具体实施方式
26.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.下面结合图1-图3详细描述根据本发明实施例的制备超滤膜的方法。
31.参照图1-图2所示，根据本发明实施例的制备超滤膜的方法可以包括：
32.s30：将基材放卷；
33.基材可预先卷绕在第三辊34上，可节省空间。使用基材时，再将基材从第三辊34上放卷，第三辊34正向转动时，基材同步放卷；第三辊34反向转动时，基材可收卷至第三辊34上。
34.s31：将铸膜液送入涂布装置，涂布装置将铸膜液涂布于基材；
35.铸膜液可以包括：5～35重量份的聚砜；0.5～3重量份的聚乙二醇；1～10重量份的n-甲基吡咯烷酮；50～80重量份的二甲基甲酰胺；以及0.025～10重量份的二甲基乙酰胺。换言之，聚砜的含量为5～35wt％，聚乙二醇的含量为0.5～3wt％，n-甲基吡咯烷酮的含量
为1～10wt％，二甲基甲酰胺的含量为50～80wt％，二甲基乙酰胺的含量为0.025～10wt％。
36.具体地，聚砜的重量份可以为5、10、15、20、25、30、35等，聚乙二醇的重量份可以为0.5、1、1.5、2、2.5、3等，n-甲基吡咯烷酮的重量份可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10等，二甲基甲酰胺的重量份可以为50、55、60、65、70、75、80等，二甲基乙酰胺的重量份可以为0.025、0.25、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10等。换言之，聚砜的含量可以为5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％等，聚乙二醇的含量可以为0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％等，n-甲基吡咯烷酮的含量可以为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％等，二甲基甲酰胺的含量可以为50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％等，二甲基乙酰胺的含量可以为0.025wt％、0.25wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％等。
37.聚砜是制备超滤膜的主体物质，由溶剂和助剂溶解成铸膜液。发明人在研究中发现，若聚砜的重量份低于5，则浪费溶剂多，严重时导致超滤膜不连续、有缺省；若聚砜的重量份高于35，则不利于聚砜的充分分散和溶解，不利于后续的相转化生成超滤膜，且浪费原料。
38.二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺是溶剂，二者混合使用。其中，二甲基甲酰胺是主溶剂，起到溶解聚砜的作用，二甲基乙酰胺是共溶剂，起到辅助溶解聚砜的作用，有利于提高聚砜的溶解效果。发明人在研究中发现，若二甲基甲酰胺的重量份低于50，则相当于聚砜用量过多，浪费聚砜原料，不利于聚砜的充分分散和溶解，不利于后续的相转化生成超滤膜，导致超滤膜过厚，在将超滤膜用于形成反渗透膜时，影响后续反渗透膜的通量性能；若二甲基甲酰胺的重量份高于80，则造成溶剂浪费，且相对而言聚砜浓度低，不利于后续的相转化成膜，严重时导致超滤膜不连续等缺陷。
39.若二甲基乙酰胺的重量份低于0.025，则相当于聚砜用量过多，浪费聚砜原料，不利于聚砜的充分分散和溶解，不利于后续的相转化生成超滤膜，导致超滤膜过厚，在将超滤膜用于形成反渗透膜时，影响后续反渗透膜的通量性能，并且二甲基乙酰胺的含量过少时，二甲基乙酰胺对辅助溶解聚砜的作用不明显；若二甲基乙酰胺的重量份高于10，则造成溶剂浪费，且相对而言聚砜浓度低，不利于后续的相转化成膜，严重时导致超滤膜不连续等缺陷。
40.聚乙二醇和n-甲基吡咯烷酮是铸膜液助剂。聚乙二醇有利于聚砜在溶剂中的分散作用，使溶解更加完全均匀。n-甲基吡咯烷酮与所有溶剂互溶，增加溶剂间的互溶性，有利于聚砜的充分分散和溶解。若这两种助剂的含量过低(即聚乙二醇的重量份低于0.5，n-甲基吡咯烷酮的重量份低于1)，则不利于聚砜的充分分散和溶解，经相转化后所得超滤膜容易出现均一性差、厚度不均等问题；若这两种助剂的含量过高(即聚乙二醇的重量份高于3，n-甲基吡咯烷酮的重量份高于10)，则不利于聚砜的溶解，同时也会造成浪费，还会导致其他成分的浓度降低。
41.s32：涂布有铸膜液的基材经凝固浴、漂洗后得到超滤膜。
42.凝固浴可以使基材上的某些物质成分凝固，漂洗可以去除基材上的某些物质成分。
43.根据本发明实施例的制备超滤膜的方法，通过将涂布有所述铸膜液的所述基材经
凝固浴、漂洗后得到的超滤膜品质较好。
44.在本发明的一些实施例中，涂布装置为狭缝装置，狭缝装置具有狭缝间隙，铸膜液通过狭缝间隙被涂布在基材上，狭缝间隙的大小决定了超滤膜的厚度。
45.可选地，狭缝间隙为10um～200um。狭缝间隙小于10um时，所得超滤膜太薄，甚至出现空白区，不利于生成脱盐层的支撑层，或使狭缝装置陷入基材中，导致后续将超滤膜用于生产反渗透膜时界面聚合没有平整的平面，所得反渗透膜失效。狭缝间隙大于200um时，则所得超滤膜太厚，不仅增加了水通道阻力，而且后续将超滤膜用于生产反渗透膜时所得反渗透膜太厚，使得制造膜元件和滤芯体积增大，不利于产品小型化，且会导致成本上升。
46.在本发明的一些实施例中，涂布装置为滚刀装置，参照图3所示，滚刀装置与基材30之间具有滚刀间隙a，滚刀40部分地浸润在铸膜液41中，滚刀间隙位于滚刀40与基材30之间，滚刀装置的滚刀40滚动时，铸膜液41通过滚刀间隙a被涂布在基材30上，滚刀间隙a的大小决定了涂布在基材30上的铸膜液41的厚度，也就决定了超滤膜的厚度。
47.可选地，滚刀间隙为20um～260um。滚刀间隙小于20um时，所得超滤膜太薄，甚至出现空白区，不利于生成脱盐层的支撑层，或使滚刀陷入基材中，导致后续将超滤膜用于生产反渗透膜时界面聚合没有平整的平面，所得反渗透膜失效。滚刀间隙大于260um时，则所得超滤膜太厚，不仅增加了水通道阻力，而且后续将超滤膜用于生产反渗透膜时所得反渗透膜太厚，使得制造膜元件和滤芯体积增大，不利于产品小型化，且会导致成本上升。
48.在本发明的一些实施例中，涂布装置的环境温度为20℃～30℃，环境湿度为50％～70％。具体地，涂布装置的环境温度可以为20℃、23℃、25℃、27℃、30℃等，环境湿度可以为50％、55％、60％、65％、70％等。
49.在本发明的一些实施例中，涂布有铸膜液的基材依次经过第一纯水槽、第二纯水槽、第三纯水槽，在第一纯水槽内进行凝固浴，在第二纯水槽和第三纯水槽内进行漂洗，凝固浴和漂洗时所使用的是纯水，而非自来水。
50.第一纯水槽、第二纯水槽、第三纯水槽内的水温依次升高。具体而言，第一纯水槽内的水温较低，以便使基材上的某些物质成分在第一纯水槽内进行凝固，第二纯水槽、第三纯水槽的水温较高，一方面可以使基材上的某些物质成分溶解于第二纯水槽、第三纯水槽的纯水内，另一方面可以提高纯水分子运动剧烈程度，提升漂洗效果，进而有利于保证成品超滤膜的稳定性较高。
51.在本发明的一些实施例中，第一纯水槽的水温为1℃～10℃，第二纯水槽的水温为25℃～45℃，第三纯水槽的水温为55℃～70℃。具体地，第一纯水槽的水温可以为1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、9℃、10℃等，第二纯水槽的水温可以为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃等，第三纯水槽的水温可以为55℃、60℃、65℃、70℃等。
52.在本发明的一些实施例中，基材的放卷速度为20m/min～30m/min。若放卷速度低于20m/min，则导致超滤膜制备效率低下；若放卷速度高于30m/min，则会导致铸膜液在基材上的涂布不均匀，最终影响超滤膜的成品品质。具体地，基材的放卷速度可以为20m/min、22m/min、24m/min、26m/min、28m/min、30m/min等。
53.在本发明的一些实施例中，基材为无纺布，无纺布采用聚酯纤维、涤纶纤维(简称pet)材质生产，具有防潮、透气、柔韧、轻薄、阻燃、无毒无味、价格低廉、可循环再用等特点。
54.在一个具体示例中，参照图2所示，无纺布30从第三辊34上放卷后，铸膜液通过涂
布装置35涂布在无纺布30上，涂布有铸膜液的无纺布30依次经过第一纯水槽31、第二纯水槽32、第三纯水槽33，得到超滤膜10，超滤膜10收卷在第一辊16上，第一纯水槽31的水温为5℃，第二纯水槽32的水温为30℃，第三纯水槽33的水温为60℃。
55.根据本发明另一方面实施例的超滤膜，该超滤膜由上述的制备超滤膜的方法制备得到，超滤膜进一步可用于反渗透膜的制备工艺中，以制备反渗透膜。反渗透膜可进一步用于净水机中，以过滤水，达到净化水质的目的。
56.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
57.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。