一種uv固化的無支撐體多孔性高分子分離膜非離子型表面修飾的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用紫外光(UV)固化的方法，對無支撐體多孔性高分子分離膜進(jìn)行表面修飾，賦予膜表面帶有非離子聚合物層，提高膜的滲透通量和處理含有對非離子基團具有排斥作用的微粒及膠團等水溶液和懸浮液。其特征包括以下步驟：將配置好的鑄膜液在承載基膜上刮膜，經(jīng)凝固浴成膜、水洗、剝離，形成無支撐體多孔性高分子分離膜；將膜浸入由光引發(fā)劑、光敏性非離子組分、助劑及溶劑組成的非離子型表面修飾溶液后，置于紫外燈下輻照，形成交聯(lián)性非離子型表面修飾層，再經(jīng)水清洗、熱風(fēng)干燥，得到具有非離子型表面修飾層的無支撐體多孔性高分子分離膜。本發(fā)明涉及的永久交聯(lián)修飾層不會在使用過程中滲出，污染被處理產(chǎn)品，不會對高分子膜的分子鏈造成損傷，保持膜材料原有的性能。
【專利說明】一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜非離子型表面修飾的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜非離子型表面修飾的方法，屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]高分子聚合物多孔性膜大多屬于疏水性材料，一般需對其表面進(jìn)行修飾，改進(jìn)膜材料的表面特性，以適應(yīng)不同物料分離的要求。
[0003]通常采用物理法和化學(xué)法二種改性方法，物理法是在制膜時混入親水性材料，如聚乙二醇(PEG)，N，N-二甲基吡咯烷酮(PVP)等。所制得的膜由于是物理性共混，在使用過程中親水性材料會不斷滲出，導(dǎo)致膜分離的透過液產(chǎn)生總碳(TOC)及有機物含量(COD)等指標(biāo)不合格，導(dǎo)致衛(wèi)生性能不達(dá)標(biāo)。同時隨著親水性材料的不斷滲出，膜的孔徑會發(fā)生變化，親水性能會降低。化學(xué)法是指對高分子聚合物材料通過化學(xué)反應(yīng)的方法，在高分子聚合物鏈上接枝親水性基團，賦予膜的親水性，如磺化法、等離子法和輻照法等。這些方法的缺點在于對高分子鏈進(jìn)行接枝的同時，也會對分子鏈造成損傷，影響其性能，而且這些方法對接枝官能團的種類局限性較強。
[0004]本發(fā)明基于多孔性膜與被分離液體電性匹配的膜表面進(jìn)行修飾，分別賦予膜永久的親水性能、表面非離子特性，可以提高膜的滲透性能和膜對不同電荷特性水溶液分離的抗污染性等性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于研發(fā)一種用紫外光(UV)固化的方法，對無支撐體多孔性高分子分離膜進(jìn)行表面修飾，賦予膜表面帶有非離子聚合物層，提高膜的滲透通量和處理含有對非離子基團具有排斥作用的微粒及膠團等水溶液和懸浮液。
[0006]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，其組份按重量分?jǐn)?shù)計，將配置好的鑄膜液在承載基膜上刮膜，經(jīng)凝固浴成膜及水洗工序，將多孔性高分子膜與承載基膜剝離，形成無支撐體多孔性高分子分離膜；經(jīng)水洗除去所含溶劑、非溶劑及添加劑后，浸入由光引發(fā)劑、光敏性非離子組分、助劑及溶劑組成的非離子型表面修飾溶液；將經(jīng)過非離子型表面修飾溶液浸泡的無支撐體多孔性高分子分離膜置于紫外燈下輻照，使光敏性非離子組分固化形成交聯(lián)性非離子型表面修飾層，經(jīng)水清洗，洗去殘留的有機物；經(jīng)熱風(fēng)干燥，得到具有非離子型表面修飾層的無支撐體多孔性高分子分離膜。
[0007]所述無支撐體多孔性高分子分離膜為多孔性聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈及氯化聚氯乙烯。
[0008]所述承載基膜為聚乙烯、聚丙烯、聚酯薄膜，薄膜厚度為0.1mm?2mm。
[0009]所述非離子型表面修飾溶液組成為:光引發(fā)劑質(zhì)量濃度為0.2份?3份，光敏性非離子組分質(zhì)量濃度為0.5份?50份，助劑質(zhì)量濃度為為I份?60份，溶劑質(zhì)量濃度為2份?98份.[0010]所述光引發(fā)劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-嗎啉基)-1_[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2，4，6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、2，4，6-三甲基苯甲?；交⑺嵋阴?、2- 二甲氨基-2-芐基-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1- 丁酮、2-羥基-2-甲基-l-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯、2-羥基-4' -(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮中的一種或幾種。
[0011]所述光敏性非離子組分為丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、乙二醇單丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、乙氧化甲基丙烯酸羥乙酯、二乙二醇二丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇單丙烯酸酯、丙二醇單丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、丙三醇單丙烯酸酯中的一種或幾種。
[0012]所述助劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、乙二醇、乙二醇二甲醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單叔丁醚、乙二醇單甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇乙醚；二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、三乙二醇單甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇單乙醚、丙酮、一乙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺中的一種或幾種。
[0013]所述溶劑為水、甲醇、乙醇及丙醇中的一種或幾種。
[0014]所述UV固化時間為0.2秒?300秒。
[0015]所述水清洗為清水或去離子水中的一種或幾種。
[0016]所述熱風(fēng)干燥為:熱風(fēng)溫度30?140°C，熱風(fēng)壓力-0.098MPa?0.5MPa(表壓)，干燥時間2秒?5小時。
[0017]本發(fā)明不同于現(xiàn)有膜物理法和化學(xué)改性法，經(jīng)永久交聯(lián)的修飾層不會在使用過程中滲出，污染被處理產(chǎn)品，不會對高分子膜的分子鏈造成損傷，保持膜材料原有的性能。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合【具體實施方式】進(jìn)行說明，但所述實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
[0019]實施例1
[0020]一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜非離子型表面修飾的方法，其組份按重量分?jǐn)?shù)計，包括以下工藝步驟:
[0021]將以聚醚砜(PES)聚合物為膜材料的鑄膜液涂布于厚度為0.2mm的聚酯承載基薄膜上，經(jīng)清水凝固浴成膜、水洗后，將PES膜與聚酯承載基膜剝離，形成多孔性無支撐體膜；進(jìn)入去離子水洗槽水洗，經(jīng)水洗后的無多孔性無支撐體PES膜浸入組成為0.35份2-羥基-4' -(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、8份甲基丙烯酸羥乙酯、2份甲基丙烯酸羥丙酯、12份乙二醇單甲醚、78份乙醇形成的非離子型表面修飾溶液浸泡10分鐘后，進(jìn)入UV輻照箱，箱內(nèi)上下按置有5kw紫外燈管，輻射時間4秒。經(jīng)輻照固化的膜再次進(jìn)入去離子水洗槽，水洗溫度25V，水洗后進(jìn)入熱風(fēng)干燥箱，熱風(fēng)溫度100°C，熱風(fēng)壓力0.002MPa (表壓)，干燥時間0.5小時，干燥得到產(chǎn)品。所得的無支撐體PES多孔膜的含水量為0.1%，膜孔徑0.2 μ m, m膜純水通量8.46m3 / (m2.h.0.1MPa)，水接觸角測定結(jié)果為:接觸角由75°降到為10°的時間為15秒；25°C、24小時浸泡試驗耗氧量(以O(shè)計)增加量0.llmg/L。
[0022]實施例2
[0023]一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜非離子型表面修飾的方法，其組份按重量分?jǐn)?shù)計，包括以下工藝步驟:
[0024]將以氯化聚氯乙烯(CPVC)聚合物為膜材料的鑄膜液涂布于薄膜厚度為0.3mm的聚酯承載基薄膜上，經(jīng)清水凝固浴成膜、水洗后，將PVDF膜與聚酯承載基膜剝離，形成多孔性無支撐體膜；進(jìn)入去離子水洗槽水洗，經(jīng)水洗后的多孔性無支撐體CPVC膜浸入組成為
0.35份2-羥基-2-甲基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]_1_丙酮、0.6份三乙醇胺、6份甲基丙烯酸羥乙酯、4份丙三醇單丙烯酸酯、2份二乙二醇二丙烯酸酯、10份乙二醇單乙醚、75份乙醇形成的非離子型表面修飾溶液浸泡8分鐘后，進(jìn)入UV輻照箱，箱內(nèi)上下按置有5kw紫外燈管，輻射時間6秒。經(jīng)輻照固化的膜再次進(jìn)入去離子水洗槽，水洗溫度25°C，水洗后進(jìn)入熱風(fēng)干燥箱，熱風(fēng)溫度80°C，熱風(fēng)壓力0.002MPa (表壓)，干燥時間0.8小時，干燥得到產(chǎn)品。所得的無支撐體CPVC多孔膜的含水量為0.1 %，膜孔徑0.3 μ m，膜純水通量8.55m3 /(m2.h.0.1MPa)，水接觸角測定結(jié)果為:接觸角由75°降到為10°的時間為16秒；25°C、24小時浸泡試驗耗氧量(以O(shè)計)增加量0.10mg/L。
[0025]實施例3
[0026]一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜非離子型表面修飾的方法，其組份按重量分?jǐn)?shù)計，包括以下工藝步驟:
[0027]將以聚砜(PS)聚合物為膜材料的鑄膜液涂布于厚度為0.2mm的聚酯承載基薄膜上，經(jīng)清水凝固浴成膜、水洗后，將PS膜與聚酯承載基膜剝離，形成多孔性無支撐體膜；進(jìn)入去離子水洗槽水洗，經(jīng)水洗后的無多孔性無支撐體PS膜浸入組成為0.35份2-羥基-4' -(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、8份甲基丙烯酸羥乙酯、2份甲基丙烯酸羥丙酯、12份乙二醇單甲醚、78份乙醇形成的非離子型表面修飾溶液浸泡10分鐘后，進(jìn)入UV輻照箱，箱內(nèi)上下按置有5kw紫外燈管，輻射時間4秒。經(jīng)輻照固化的膜再次進(jìn)入去離子水洗槽，水洗溫度25°C，水洗后進(jìn)入熱風(fēng)干燥箱，熱風(fēng)溫度100°C，熱風(fēng)壓力0.002MPa(表壓)，干燥時間0.5小時，干燥得到產(chǎn)品。所得的無支撐體PS多孔膜的含水量為0.1%，膜孔徑0.Ιμπι，膜純水通量2.2m3/ (m2*h*0.1MPa)，水接觸角測定結(jié)果為:接觸角由75°降到為10°的時間為25秒；25°C、24小時浸泡試驗耗氧量(以O(shè)計)增加量0.12mg/L。
【權(quán)利要求】
1.一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜非離子型表面修飾的方法，其特征是，包括以下工藝步驟:(1)將配置好的高分子聚合物鑄膜液在承載基膜上刮膜，經(jīng)凝固浴成膜及水洗工序，將多孔性高分子膜與承載基膜剝離，形成無支撐體多孔性高分子分離膜；(2)經(jīng)水洗除去所含溶劑、非溶劑及添加劑后，浸入由光引發(fā)劑、光敏性非離子組分、助劑及溶劑組成的非離子型表面修飾溶液；將經(jīng)過非離子型表面修飾溶液浸泡的無支撐體多孔性高分子分離膜置于紫外燈下輻照，使光敏性非離子組分固化形成交聯(lián)性非離子型表面修飾層；(3)UV固化形成交聯(lián)性非離子型表面修飾層的無支撐體多孔性高分子分離膜經(jīng)水清洗，洗去殘留的有機物；經(jīng)熱風(fēng)干燥，得到非離子型表面修飾型無支撐體高分子多孔性分離膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜非離子型表面修飾的方法，其特征是，所述無支撐體多孔性高分子分離膜其高分子聚合物為聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈及氯化聚氯乙烯。所述承載基膜為聚乙烯、聚丙烯、聚酯薄膜，薄膜厚度為0.1mm?2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜非離子型表面修飾的方法，其特征是，所述非離子型表面修飾溶液組成為，按重量分?jǐn)?shù)計:光引發(fā)劑為0.2份?3份,光敏性非離子組分為0.5份?50份,助劑為I份?60份,溶劑為2份?98份。所述光引發(fā)劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-嗎啉基)-1_[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2，4，6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、2，4，6-三甲基苯甲?；交⑺嵋阴ァ?- 二甲氨基-2-芐基-l-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1- 丁酮、2-羥基-2-甲基-l-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯、2-羥基-4' -(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮中的一種或幾種。所述光敏性非離子組分為丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、乙二醇單丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、乙氧化甲基丙烯酸羥乙酯、二乙二醇二丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇單丙烯酸酯、丙二醇單丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、丙三醇單丙烯酸酯中的一種或幾種。所述助劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、乙二醇、乙二醇二甲醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單叔丁醚、乙二醇單甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、三乙二醇單甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇單乙醚、丙酮、一乙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺中的一種或幾種。所述溶劑為水、甲醇、乙醇及丙醇中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種UV固化的無支撐體多孔性高分子分離膜非離子型表面修飾的方法，其特征是，所述UV固化時間為0.2?300秒。所述水清洗為清水或去離子水中的一種或幾種。所述熱風(fēng)干燥為:熱風(fēng)溫度30?140°C，熱風(fēng)壓力-0.098MPa?0.5MPa (表壓)，干燥時間2秒?5小時。
【文檔編號】B01D71/30GK103599703SQ201310556616
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】孫余憑, 張春芳, 周小蘭 申請人:江南大學(xué)