致孔剂制备聚芳醚酮有机管式膜的方法

973 编辑：中冶有色技术网来源：安徽普朗膜技术有限公司

2023-11-29 16:23:57

权利要求书： 1.一种致孔剂制备聚芳醚酮有机管式膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：向绿色溶剂中加入聚芳醚酮搅拌，加入致孔剂，继续搅拌得到铸膜液，所述致孔剂为非水溶性碳原子数10?20个的长链脂肪醇或脂肪酸；所述绿色溶剂为5?二甲胺基?2?甲基?5?氧代戊酸甲酯；所述聚芳醚酮为酚酞型聚芳醚酮；

将铸膜液涂敷在无纺布上，在温度低于致孔剂熔点以下的纯水凝固浴中发生溶剂的溶出和致孔剂的结晶而固化成型，将固化成型的膜转移到萃取剂中，萃取出所述致孔剂，得到湿管式膜；

将所述湿管式膜浸泡后晾干得到干管式膜。

2.根据权利要求1所述的致孔剂制备聚芳醚酮有机管式膜的方法，其特征在于，所述铸膜液包括以下重量份的组分：10 25份聚芳醚酮，1 10份致孔剂与60 80份绿色溶剂。

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3.根据权利要求1所述的致孔剂制备聚芳醚酮有机管式膜的方法，其特征在于，所述致孔剂为十四醇、十六醇、十八醇、二十醇、十二酸、十四酸、软脂酸或硬脂酸。

4.根据权利要求1所述的致孔剂制备聚芳醚酮有机管式膜的方法，其特征在于，加入所述聚芳醚酮搅拌后，加入亲水改性剂。

5.根据权利要求1所述的致孔剂制备聚芳醚酮有机管式膜的方法，其特征在于，所述无纺布的材质为PET或PP。

6.根据权利要求1所述的致孔剂制备聚芳醚酮有机管式膜的方法，其特征在于，所述萃取剂为乙醇水溶液。

7.通过权利要求1 6任一所述方法制得的有机管式膜。

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说明书：一种致孔剂制备聚芳醚酮有机管式膜的方法技术领域[0001] 本发明涉及有机分离膜领域，具体涉及一种致孔剂制备聚芳醚酮有机管式膜的方法。背景技术[0002] 膜技术因为能源消耗小，是一种低能耗、低成本的分离技术，且膜分离装置简单、操作容易、制造方便，易于与其它分离技术相结合，因此在很多领域有着广泛的应用。管式膜组件结构简单、不易堵塞、易清洗，能够处理高粘度和高固含料液。[0003] 酚酞型聚芳醚酮(PEK?C)是我国自主开发已投入批量生产的聚芳醚酮类新型高性能工程塑料，其特点是耐高温、机械强度高、耐酸碱和化学溶剂的腐蚀，综合性能可以与聚醚醚酮(PEEK)相媲美，而且具有PEEK所不具备的可溶解性，可溶于少数极性非质子溶剂和少数卤代烃中。[0004] Polarclean是一种水溶性极性绿色溶剂，化学名为5?二甲胺基?2?甲基?5?氧代戊酸甲酯，溶解度参数接近于传统的极性溶剂，可以替代传统溶剂，相比于传统溶剂具有可降解、无生物毒性、不易燃、蒸气压非常低(低挥发性、低闪点)等优点。[0005] 目前工业上常用的相转化制膜方法有非溶剂致相分离(NIPS)和热致相分离(TIPS)。NIPS法致孔主要采用加入致孔剂，常用的致孔剂有聚乙烯吡咯烷酮(如PP?K15、PP?K30和PP?K60等)、聚乙二醇(如PEG400、PEG2000和PEG6000等)和无机盐类，这类致孔剂都是水溶性的，成孔的过程都是在凝固中完成的，受凝固浴组成、凝固浴温度和铸膜液温度等因素影响较大；且致孔剂大部分溶出到凝固浴，凝固浴组成复杂，导致致孔剂无法回收再利用，凝固浴需要经过处理后才能排放，增加了环保投入，不符合现在的绿色循环经济理念。TIPS法致孔主要通过萃取剂将稀释剂从膜中萃取致孔，但TIPS法需要在高温下进行，能耗高，容易产生致密皮层和封闭孔。发明内容[0006] 针对现有技术的不足，本发明提出了一种致孔剂制备聚芳醚酮有机管式膜的方法。[0007] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：[0008] 一种致孔剂制备聚芳醚酮有机管式膜的方法，包括以下步骤：[0009] 向绿色溶剂中加入聚芳醚酮搅拌，加入致孔剂，[0010] 铸膜液涂敷无纺布，在温度低于致孔剂熔点以下的纯水凝固浴中发生溶剂的溶出和致孔剂的结晶而固化成型，转移到萃取剂中，萃取出所述致孔剂，得到湿管式膜；[0011] 将所述湿管式膜浸泡后晾干得到干管式膜。[0012] 可选地，所述铸膜液包括以下重量份的组分：10～25份聚芳醚酮，1～10份致孔剂与60～80份绿色溶剂。[0013] 可选地，所述致孔剂为非水溶性碳原子数10?20个长链脂肪醇或脂肪酸。[0014] 可选地，所述致孔剂为十四醇、十六醇、十八醇、二十醇、十二酸、十四酸、软脂酸或硬脂酸。[0015] 可选地，加入所述聚芳醚酮搅拌后，加入亲水改性剂。[0016] 可选地，所述绿色溶剂为5?二甲胺基?2?甲基?5?氧代戊酸甲酯。[0017] 可选地，所述无纺布的材质为PET或PP。[0018] 可选地，所述萃取剂为乙醇水溶液。[0019] 一种有机管式膜，包括复合铸膜液的无纺布，在温度低于致孔剂熔点以下的纯水凝固浴中发生溶剂的溶出和致孔剂的结晶而固化成型。[0020] 可选地，所述铸膜液包括以下重量份的组分：10～25份聚芳醚酮，1～10份致孔剂与60～80份绿色溶剂。[0021] 本发明的有益效果：[0022] 1、本发明寻找到PEK?C材料新型致孔剂，并开发了相应的制备工艺；[0023] 2、本发明使用绿色溶剂，致孔剂循环再利用，环境友好，生产温度低，能耗低；[0024] 3、本发明相对于传统的致孔剂，铸膜液配方组成简单，制备的膜孔径分布窄，孔隙率高、亲水性好。附图说明[0025] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。[0026] 图1为本申请的各个实施例的试验结果。具体实施方式[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。[0028] 在本发明的一些示例中，提供了一种致孔剂制备聚芳醚酮有机管式膜的方法，包括以下步骤：[0029] (1)向绿色溶剂(例如为PolarClean,化学名为5?二甲胺基?2?甲基?5?氧代戊酸甲酯)中加入PEK?C(即聚芳醚酮)，搅拌直至PEK?C完全溶解，该步骤的执行环境可以在60℃下。之后加入致孔剂和亲水改性剂，其中亲水改性剂可以是pluronicF?108或pluronicF?127。继续搅拌形成澄清透明的铸膜液，这里搅拌的混合液的温度可以高于所述致孔剂的熔点，例如在高于致孔剂熔点5℃以上。

[0030] (2)对铸膜液进行过滤，真空脱泡后，得到涂膜用铸膜液；[0031] (3)铸膜液用管式膜一体成膜机涂覆于无纺布支撑层上，然后迅速转移到10?60℃纯水凝固浴，然后用60℃的40?100％乙醇水溶液萃取出致孔剂得到湿管式膜。其中，所述无纺布的材质为PET或PP。所述无纺布的支撑层可以配置为两层无纺布复合，且无纺布的厚度可以是100?400μm。[0032] (4)将湿管式膜放入纯水中浸泡2天，之后放到30wt％的甘油水溶液中浸泡1天，最后将管式膜取出晾干，得到干管式膜。[0033] 在本发明的一些示例中，所述铸膜液包括以下重量份的组分：10～25份聚芳醚酮，1～10份致孔剂与60～80份绿色溶剂。

[0034] 在本发明的一些示例中，所述致孔剂为非水溶性碳原子数10?20个长链脂肪醇或脂肪酸。举例而言，所述致孔剂为十四醇、十六醇、十八醇、二十醇、十二酸、十四酸、软脂酸或硬脂酸。[0035] 下面提供本发明的具体的实施例。[0036] 实施例1：[0037] (1)称取30g聚芳醚酮加入到150gPolarClean溶剂中，在60℃下搅拌直至聚芳醚酮全部溶解，加入2gF?108，10g十六醇，在60℃下继续搅拌6小时，得到澄清透明铸膜液；[0038] (2)用不锈钢滤网过滤铸膜液，对滤液进行真空脱泡，得到涂膜用铸膜液；[0039] (3)用管式膜一体成膜机将涂膜用铸膜液涂覆在内层100μm厚的PET无纺布支撑层上，外层为200μm厚的PET无纺布，然后将膜管浸入20℃纯水凝固浴固化成型，固化成型的膜在60℃用80％乙醇水溶液萃取出致孔剂，得到湿管式膜；[0040] (4)将湿管式膜转移到纯水中浸泡2天，再放到30wt％甘油水溶液中浸泡1天，最后将湿管式膜取出，在室温下自然晾干，得到干管式膜。[0041] 实施例2：[0042] (1)称取30g聚芳醚酮加入到158gPolarClean溶剂中，在60℃下搅拌直至聚芳醚酮全部溶解，加入2gF?108，10g软脂酸，在70℃下继续搅拌6小时，得到澄清透明铸膜液；[0043] (2)用不锈钢滤网过滤铸膜液，对滤液进行真空脱泡，得到涂膜用铸膜液；[0044] (3)用管式膜一体成膜机将涂膜用铸膜液涂覆在内层125μm厚的PET无纺布支撑层上，外层为180μm厚的PET无纺布，然后将膜管浸入20℃纯水凝固浴固化成型，固化成型的膜在60℃用80％乙醇水溶液萃取出致孔剂，得到湿管式膜；[0045] (4)将湿管式膜转移到纯水中浸泡2天，再放到30wt％甘油水溶液中浸泡1天，最后将湿管式膜取出，在室温下自然晾干，得到干管式膜。[0046] 实施例3：[0047] (1)称取34g聚芳醚酮加入到146gPolarClean溶剂中，在60℃下搅拌直至聚芳醚酮全部溶解，加入12gF?108，8g十八醇，在65℃下继续搅拌6小时，得到澄清透明铸膜液；[0048] (2)用不锈钢滤网过滤铸膜液，对滤液进行真空脱泡，得到涂膜用铸膜液；[0049] (3)用管式膜一体成膜机将涂膜用铸膜液涂覆在内层140μm厚的PET无纺布支撑层上，外层为260μm厚的PET无纺布，然后将膜管浸入25℃纯水凝固浴固化成型，固化成型的膜在60℃用60％乙醇水溶液萃取出致孔剂，得到湿管式膜；[0050] (4)将湿管式膜转移到纯水中浸泡2天，再放到30wt％甘油水溶液中浸泡1天，最后将湿管式膜取出，在室温下自然晾干，得到干管式膜。[0051] 实施例4：[0052] (1)称取34g聚芳醚酮加入到150gPolarClean溶剂中，在60℃下搅拌直至聚芳醚酮全部溶解，加入2gF?127，14g十八醇，在65℃下继续搅拌6小时，得到澄清透明铸膜液；[0053] (2)用不锈钢滤网过滤铸膜液，对滤液进行真空脱泡，得到涂膜用铸膜液；[0054] (3)用管式膜一体成膜机将涂膜用铸膜液涂覆在内层140μm厚的PET无纺布支撑层上，外层为140μm厚的PET无纺布，然后将膜管浸入15℃纯水凝固浴固化成型，固化成型的膜用60％乙醇水溶液萃取出致孔剂，得到湿管式膜；[0055] (4)将湿管式膜转移到纯水中浸泡2天，再放到30wt％甘油水溶液中浸泡1天，最后将湿管式膜取出，在室温下自然晾干，得到干管式膜。[0056] 实施例5：[0057] 按照实施例4方法制备管式膜，其中膜管浸入22℃纯水凝固浴固化成型，其他条件不变。[0058] 实施例6：[0059] 按照实施例4方法制备管式膜，其中膜管浸入35℃纯水凝固浴固化成型，其他条件不变。[0060] 实施例7：[0061] (1)称取38g聚芳醚酮加入到150gPolarClean溶剂中，在60℃下搅拌直至聚芳醚酮全部溶解，加入2gF?127，10g十八醇，在65℃下继续搅拌6小时，得到澄清透明铸膜液；[0062] (2)用不锈钢滤网过滤铸膜液，对滤液进行真空脱泡，得到涂膜用铸膜液；[0063] (3)用管式膜一体成膜机将涂膜用铸膜液涂覆在内层180μm厚的PP无纺布支撑层上，外层为400μm厚的PP无纺布，然后将膜管浸入15℃纯水凝固浴固化成型，固化成型的膜在60℃用100％乙醇萃取出致孔剂，得到湿管式膜；[0064] (4)将湿管式膜转移到纯水中浸泡2天，再放到30wt％甘油水溶液中浸泡1天，最后将湿管式膜取出，在室温下自然晾干，得到干管式膜。[0065] 实施例8：[0066] (1)称取34g聚芳醚酮加入到152gPolarClean溶剂中，在60℃下搅拌直至聚芳醚酮全部溶解，加入2gF?127，12g十四酸，在60℃下继续搅拌6小时，得到澄清透明铸膜液；[0067] (2)用不锈钢滤网过滤铸膜液，对滤液进行真空脱泡，得到涂膜用铸膜液；[0068] (3)用管式膜一体成膜机将涂膜用铸膜液涂覆在内层140μm厚的PET无纺布支撑层上，外层为200μm厚的PET无纺布，然后将膜管浸入15℃纯水凝固浴固化成型，固化成型的膜在60℃用50％乙醇水溶液萃取出致孔剂，得到湿管式膜；[0069] (4)将湿管式膜转移到纯水中浸泡2天，再放到30wt％甘油水溶液中浸泡1天，最后将湿管式膜取出，在室温下自然晾干，得到干管式膜。[0070] 实施例9：[0071] 按照实施例8方法制备管式膜，其中膜管浸入25℃纯水凝固浴固化成型，其他条件不变。[0072] 实施例10：[0073] (1)称取34g聚芳醚酮加入到152gPolarClean溶剂中，在60℃下搅拌直至聚芳醚酮全部溶解，加入2gF?127，12g软脂酸，在70℃下继续搅拌6小时，得到澄清透明铸膜液；[0074] (2)用不锈钢滤网过滤铸膜液，对滤液进行真空脱泡，得到涂膜用铸膜液；[0075] (3)用管式膜一体成膜机将涂膜用铸膜液涂覆在内层120μm厚的PP无纺布支撑层上，外层为250μm厚的PP无纺布，然后将膜管浸入25℃纯水凝固浴固化成型，固化成型的膜在60℃用90％乙醇水溶液萃取出致孔剂，得到湿管式膜；[0076] (4)将湿管式膜转移到纯水中浸泡2天，再放到30wt％甘油水溶液中浸泡1天，最后将湿管式膜取出，在室温下自然晾干，得到干管式膜。[0077] 实施例11：[0078] (1)称取36g聚芳醚酮加入到146gPolarClean溶剂中，在60℃下搅拌直至聚芳醚酮全部溶解，加入12gF?108，6g十八醇，在65℃下继续搅拌6小时，得到澄清透明铸膜液；[0079] (2)用不锈钢滤网过滤铸膜液，对滤液进行真空脱泡，得到涂膜用铸膜液；[0080] (3)用管式膜一体成膜机将涂膜用铸膜液涂覆在内层125μm厚的PET无纺布支撑层上，外层为260μm厚的PET无纺布，然后将膜管浸入25℃纯水凝固浴固化成型，固化成型的膜在60℃用80％乙醇水溶液萃取出致孔剂，得到湿管式膜；[0081] (4)将湿管式膜转移到纯水中浸泡2天，再放到30wt％甘油水溶液中浸泡1天，最后将湿管式膜取出，在室温下自然晾干，得到干管式膜。[0082] 实施例12：[0083] (1)称取36g聚芳醚酮加入到150gPolarClean溶剂中，在60℃下搅拌直至聚芳醚酮全部溶解，加入4gF?127，10g十八醇，在65℃下继续搅拌6小时，得到澄清透明铸膜液；[0084] (2)用不锈钢滤网过滤铸膜液，对滤液进行真空脱泡，得到涂膜用铸膜液；[0085] (3)用管式膜一体成膜机将涂膜用铸膜液涂覆在内层140μm厚的PET无纺布支撑层上，外层为200μm厚的PET无纺布，然后将膜管浸入24℃纯水凝固浴固化成型，固化成型的膜在60℃用80％乙醇水溶液萃取出致孔剂，得到湿管式膜；[0086] (4)将湿管式膜转移到纯水中浸泡2天，再放到30wt％甘油水溶液中浸泡1天，最后将湿管式膜取出，在室温下自然晾干，得到干管式膜。[0087] 实施例13：[0088] (1)称取36g聚芳醚酮加入到148gPolarClean溶剂中，在60℃下搅拌直至聚芳醚酮全部溶解，加入2gF?108，14g十八醇，在65℃下继续搅拌6小时，得到澄清透明铸膜液；[0089] (2)用不锈钢滤网过滤铸膜液，对滤液进行真空脱泡，得到涂膜用铸膜液；[0090] (3)用管式膜一体成膜机将涂膜用铸膜液涂覆在内层120μm厚的PP无纺布支撑层上，外层为400μm厚的PP无纺布，然后将膜管浸入25℃纯水凝固浴固化成型，固化成型的膜在60℃用70％乙醇水溶液萃取出致孔剂，得到湿管式膜；[0091] (4)将湿管式膜转移到纯水中浸泡2天，再放到30wt％甘油水溶液中浸泡1天，最后将湿管式膜取出，在室温下自然晾干，得到干管式膜。[0092] 实施例14：[0093] (1)称取36g聚芳醚酮加入到148gPolarClean溶剂中，在60℃下搅拌直至聚芳醚酮全部溶解，加入10gF?127，6g十八醇，在65℃下继续搅拌6小时，得到澄清透明铸膜液；[0094] (2)用不锈钢滤网过滤铸膜液，对滤液进行真空脱泡，得到涂膜用铸膜液；[0095] (3)用管式膜一体成膜机将涂膜用铸膜液涂覆在内层125μm厚的PET无纺布支撑层上，外层为260μm厚的PET无纺布，然后将膜管浸入25℃纯水凝固浴固化成型，固化成型的膜在60℃用60％乙醇水溶液萃取出致孔剂，得到湿管式膜；[0096] (4)将湿管式膜转移到纯水中浸泡2天，再放到30wt％甘油水溶液中浸泡1天，最后将湿管式膜取出，在室温下自然晾干，得到干管式膜。[0097] 以上实施例在温度25℃、压力0.1MPa下，测试该膜的纯水通量,用乙醇作为浸润液，用泡点法孔径分析仪测试平均孔径列于图1。[0098] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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一定指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。

[0099] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。