專利名稱：一種聚氯乙烯分離膜的制備方法
技術領域：
:本發(fā)明涉及一種可用于滲透汽化法分離苯酚/水混合物中的水的聚氯乙烯膜及其共混改性膜的制備方法，屬于滲透汽化膜分離技術領域。
背景技術：
:聚氯乙烯(PVC)樹脂是世界上最早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的塑料品種，是五大通用塑料之一，其需求量在通用塑料中僅次于聚乙烯位居第二位，其電絕緣性優(yōu)，除少數(shù)有機溶劑夕卜,常溫下可耐任何濃度的鹽酸、90%以下的硫酸、50 60%的硝酸及20%以下的燒堿，對于鹽類亦相當穩(wěn)定，具有難燃、耐磨、價格低廉、耐微生物侵蝕、耐酸堿、化學穩(wěn)定性好，機械強度較高，良好的成膜性，是一種值得推廣的膜材料。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、日用品、包裝以及電力等方面具有廣泛的應用。由于PVC樹脂是以上結(jié)構的聚集，所以PVC分子鏈之間的作用力大，阻礙分子間的相對滑移，塑化時的熔體粘度大，其復雜的結(jié)構導致PVC受熱容易分解。此外，親水性和膜韌性也不足，凝膠膜容易自發(fā)收縮起皺，成膜性能不甚理想，因此針對這些缺陷的改性研究一直是膜科技工作者的方向。利用彈性體增韌PVC，能有效改善其韌性。其中備受人們青睞的抗沖改性劑丁腈橡膠(NBR)與PVC相容性好，提高了 PVC制品的壓延工藝性,改善制品的柔軟性、彈性、耐磨損性壓縮永久變型性,提高耐油性能、耐化學性、抗老化性能，延長使用壽命。滲透汽化(Pervaporation, PV )是在液體混合物組分的蒸汽壓差推動下,利用組分通過膜的溶解與擴散速率的不同來實現(xiàn)組分分離的過程。它是一種非常有前景的膜分離技術，而且被公認為能替代傳統(tǒng)分離方法如蒸餾和液液萃取的節(jié)能高效技術，可應用于有機溶劑脫水、水中除去有機物(如芳香族化合物)、極性/非極性分離(如醇/脂肪族化合物)、飽和/不飽和分離(如環(huán)己烷/苯)、異構體分離(如二甲苯異構體)等方面，被學術界認為是21世紀化工領域最有前途的高新技術之一。相對于傳統(tǒng)方法，滲透汽化膜分離技術具有投資少、操作費用低、分離·效率高、易于規(guī)?；⒖蓴U充性好、便于控制、易更換等顯著優(yōu)點，已經(jīng)在水中有機物回收領域顯示出了良好的經(jīng)濟優(yōu)勢。由于涉及到了滲透物與膜、滲透物組分之間的復雜相互作用，以溶解-擴散模型來描述滲透汽化傳質(zhì)過程最為普遍。評價滲透汽化膜的性能主要有兩個指標，即膜的滲透通量和選擇性。滲透汽化膜分離的關鍵在于膜材料。滲透蒸發(fā)脫水膜材料主要為親水性材料。早期研究的脫水膜材料主要是天然高分子衍生物，如纖維素及其衍生物；隨后是聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯腈(PNA)、尼龍66等合成高分子材料，主要研究體系為乙醇脫水。在GFT公司開發(fā)出高通量、高選擇性的商業(yè)化PVA/PAN復合膜后，人們轉(zhuǎn)向了更多其它親水性材料，包括海藻酸鈉(Na-Alg)、殼聚糖(Cs)、聚乙烯亞胺(PEI)、磺化纖維素、合成沸石等?；谀げ牧系男再|(zhì)，滲透蒸發(fā)膜可以分為三類:有機高分子膜、無機膜及有機一無機雜化膜。有機高分子膜材料具有柔韌性好、透氣性高、密度低、成膜性好、選擇性高、價格低廉等優(yōu)點，廣泛用于有機物滲透蒸發(fā)脫水。膜的分離性能依賴于高分子分子間和分子內(nèi)結(jié)構的高吸附選擇性和擴散選擇性，因而滲透蒸發(fā)脫水膜材料一般采用具有剛性鏈且能與水形成離子一偶極作用或氫鍵的強親水性高分子。然而，絕大多數(shù)親水性高分子膜易壓密，機械強度，耐溶劑，耐腐蝕，耐熱性較差，對一些體系不能提供足夠的選擇性和滲透通量。特別是親水性高分子膜在水溶液中易溶脹，而PVC膜的溶脹度很低，且其滲透通量較高，適合做為脫水的膜材料，目前國內(nèi)很少將脫水膜用在苯酚/水體系中
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的在于制備一種可以實現(xiàn)苯酚/水混合物脫水的聚氯乙烯滲透汽化膜，并探索改性劑對其滲透汽化分離性能的影響。制備出的膜，具有難燃、耐磨、價格低廉、耐微生物侵蝕、耐酸堿、化學穩(wěn)定性好，機械強度較高。并且采用橡膠對PVC膜進行改性，能有較好的韌性和較高強度，大大拓寬PVC材料的應用領域，在膜分離領域具有更大的實用價值。此外，材料合成的原料成本低廉，制膜過程也相對比較簡單，在膜分離領域有工業(yè)化應用的潛力和價值。本發(fā)明的一種聚氯乙烯分離膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:I)聚氯乙烯或者粉末橡膠共混的聚氯乙烯的溶解在常溫下，將聚氯乙烯PVC或者粉末橡膠共混的聚氯乙烯攪拌溶解在N，N- 二甲基甲酰胺中，得到總固含量為7%-10%的均勻混合凝膠狀溶液；2)聚氯乙烯或者粉末橡膠共混的聚氯乙烯膜的制備將I)中得到的凝膠狀溶液在聚四氟乙烯板上流延成膜并在60-80°C烘箱中熱處理10-15小時即可得到聚氯乙烯或者粉末橡膠共混的聚氯乙烯膜。所述步驟 I)中的聚氯乙烯聚合度處于845-2250之間。所述步驟I)中的粉末橡膠是丁腈粉末橡膠或丙烯酸酯橡膠中的一種，粉末橡膠的用量為PVC質(zhì)量的10%。所制備得到的聚氯乙烯膜及橡膠填充改性的聚氯乙烯膜在溫和的操作條件下，SP可達到較高的滲透通量。對于苯酚的質(zhì)量百分比為0.5%的苯酚/水混合物，聚氯乙烯膜在操作溫度為60-80°C時滲透通量為0.89-5.37 kg.μ ι^πΤ 1，而橡膠填充改性的聚氯乙烯膜在操作溫度為60-80°C時的滲透通量為11.58-36.30 kg.μ
具體實施例方式下面通過實例對本發(fā)明進行具體描述。有必要指出的是實施例只用于對本發(fā)明進行進一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。實施例1I)聚氯乙烯的溶解在常溫下，將8克聚合度為2250的聚氯乙烯(日本信越，TK2500)攪拌溶解在120mlN, N- 二甲基甲酰胺中得到總固含量約為7%的混合溶液，抽真空攪拌至混合溶液變?yōu)榫鶆蚰z狀。2)聚氯乙烯膜的制備將I)中得到的無氣泡混合凝膠狀溶液在聚四氟乙烯板上流延成膜并在80°C烘箱中熱處理10小時即可得到透明的聚氯乙烯膜。將該膜從聚四氟乙烯板上剝離，測得平均膜厚度為68.6微米。采用上述方法制備得到的聚氯乙烯膜，測試其苯酚/水滲透汽化分離性能，進料采用苯酚的質(zhì)量含量為0.5%的苯酚/水混合物，下游側(cè)透過物中均未檢出苯酚。不同溫度下的分離性能如表1:表I聚氯乙烯膜對苯酚/水體系的滲透通量
權利要求
1.一種聚氯乙烯分離膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 I)聚氯乙烯或者摻雜粉末橡膠的聚氯乙烯的溶解和混合 將聚氯乙烯PVC或者摻混了粉末橡膠的聚氯乙烯攪拌溶解在N，N- 二甲基甲酰胺中，得到總固含量為7%-10%的均勻混合凝膠狀溶液； 2)聚氯乙烯或者摻雜粉末橡膠的聚氯乙烯膜的制備 將I)中得到的凝膠狀溶液在聚四氟乙烯板上流延成膜并在60-80°C烘箱中熱處理I O-15小時得到聚氯乙烯或者摻雜粉末橡膠的聚氯乙烯膜。
2.根據(jù)權利要求I的制備方法，其特征在于所述步驟I)中的聚氯乙烯聚合度處于845-2250 之間。
3.根據(jù)權利要求I的制備方法，其特征在于所述步驟I)中的粉末橡膠是丁腈粉末橡膠或丙烯酸酯橡膠中的一種，粉末橡膠的用量為PVC質(zhì)量的10%。
全文摘要
一種聚氯乙烯分離膜的制備方法屬于滲透汽化膜分離技術領域。將聚氯乙烯或者摻雜粉末橡膠的聚氯乙烯攪拌溶解，得到總固含量為7%-10%的混合溶液，抽真空攪拌至混合溶液變?yōu)榫鶆蚰z狀，并在聚四氟乙烯板上流延成膜，在60-80℃烘箱中熱處理10-15小時即可得到聚氯乙烯膜。本發(fā)明過程簡單，所制得的膜難燃、耐磨、價格低廉、耐微生物浸蝕、耐酸堿、化學穩(wěn)定性好，在膜分離領域，對于苯酚和水混合液中的水表現(xiàn)出很高的分離選擇性，綜合分離性能良好，具有工業(yè)應用的潛力。得到的聚氯乙烯膜在溫和的操作條件下，即可達到較高的滲透通量。對于苯酚的質(zhì)量百分比為0.5%的苯酚/水混合物，聚氯乙烯膜在操作溫度為60-80℃時滲透通量為0.89-36.30 kg μm m-2 h-1。下游側(cè)透過物中均未檢出苯酚。
文檔編號B01D67/00GK103252171SQ20131019935
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月26日 優(yōu)先權日2013年5月26日
發(fā)明者葉宏, 陳曉培, 夏艷, 張彤 申請人:北京工商大學