一种具有对称结构的聚醚砜增湿膜及其制备方法与流程

1.本发明涉及聚醚砜增湿膜技术领域，尤其涉及一种具有对称结构的聚醚砜增湿膜及其制备方法。


背景技术：

2.聚醚砜，是一种综合性能优异的热塑性高分子材料，是得到应用的为数不多的特种工程塑料之一。它具有优良的耐热性能、物理机械性能、绝缘性能等，特别是具有可以在高温下连续使用和在温度急剧变化的环境中仍能保持性能稳定等突出优点，在许多领域已经得到广泛应用。
3.根据公开号为cn1951550a的中国专利公开了一种大孔径聚醚砜膜及其制备方法，其将9～15％的聚醚砜和5～10％聚乙烯吡咯烷酮溶于有机溶剂中，配成铸膜液；然后将铸膜液刮膜，最后经凝胶水浴成膜。所得到的聚密封微滤膜结构不规整，分离效率低，而且通量较小，所以需要一种具有对称结构的聚醚砜增湿膜及其制备方法。


技术实现要素：

4.基于现有的技术问题，本发明提出了一种具有对称结构的聚醚砜增湿膜及其制备方法。
5.本发明提出的一种具有对称结构的聚醚砜增湿膜及其制备方法，包括中间海绵体层，所述中间海绵体层的一侧设置有外支撑层，所述外支撑层的一侧设置有外分离层，所述中间海绵体层的另一侧设置有内支撑层，所述内支撑层的一侧设置有内分离层。
6.优选地，步骤一、聚醚砜膜液的配制；
7.步骤二、膜丝的加工；
8.步骤三、增湿膜的制成。
9.优选地，所述步骤一中聚醚砜膜液的配制材料选取，包括如下选取的材料，如聚醚砜聚合物、致孔剂、亲水性聚合物和有机溶剂。
10.优选地，选取材料各组分的质量百分比含量分别为：聚醚砜聚合物10％-30％、致孔剂0.5％-8％、亲水性聚合物3％-15％和有机溶剂40％-80％。
11.优选地，所述致孔剂为二氧化钛、二氧化硅或者氯化铝中的一种或几种，所述亲水性聚合物为聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯或醋酸纤维素中的一种或几种，所述有机溶剂为二甲基亚砜、n,n-二甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中的一种或几种。
12.优选地，所述步骤一中聚醚砜膜液的配制步骤：sa1、在70℃-90℃下，将聚醚砜聚合物、致孔剂、亲水性聚合物以及有机溶剂分别以一定比例投入到反应釜中，搅拌速度30-60转/min，70-90℃下搅拌10h，使聚合物溶解成均相膜液。
13.优选地，sa2、然后降温至30-65℃下，搅拌5-10h，搅拌速度20-40转/min，使膜液降温过程中充分溶解熟化，制得纺丝膜液。
14.优选地，所述步骤二中膜丝的加工：sb1、将膜液倒入纺丝釜中，在-0.1mpa下真空
脱泡15-24h，脱泡温度50-65℃；膜液经喷丝头挤出，进入湿度30-80％的空气浴，空气浴长度2-20cm。
15.优选地，sb2、经初步固化后，膜液进入含15-50％二甲基甲酰胺dmac的水溶液中，凝固浴温度30-70℃，拉伸速度8～20m/min，使膜丝固化成型，形成初步固化后的增湿膜。
16.优选地，所述步骤三中增湿膜的制成：将初步固化后的增湿膜，浸泡在30-40℃的去离子水中24h，去除残留的添加剂及溶剂，制得对称结构的聚醚砜增湿膜。
17.本发明中的有益效果为：
18.1、本发明中以聚醚砜为成膜聚合物，添加致孔剂、亲水性聚合物及有机溶剂，配制聚醚砜均相膜液。纺丝时，空气浴、内外凝固浴是膜液的内外表面迅速分相形成致密层，减缓了膜液内部的双扩散，有利于指状孔的生成。通过调控膜液的空气浴时间、内外凝固浴温度及组成制备具有对称结构的聚醚砜增湿膜，使得本发明制备的聚醚砜增湿膜，呈现内外双过滤层和双层指状孔支撑层的对称结构，内外过滤层均具有0.002-0.02μm的分离孔径，同时具有较高的机械强度、泡点压力、水通量。
19.2、该膜具有双分离层及支撑层的对称结构。内外表面结构致密，在高温运行时，膜管仍能保持良好的气阻性；支撑层由孔隙率较高的双层指状孔组成，使得该膜有较高的水气渗透性，当水进入指状孔后，有利于其存储，阻止了膜内孔道的气体溢出，在一定程度上提高了膜管的气阻性。该膜管的制备方法是采用浸没式相转化法制备技术，工艺可控性较好、技术成熟，能有效降低生产成本、保证膜管质量，在增湿系统中具有广泛的应用前景。
附图说明
20.图1为一种具有对称结构的聚醚砜增湿膜及其制备方法的聚醚砜增湿膜基本性能测试表格示意图；
21.图2为一种具有对称结构的聚醚砜增湿膜及其制备方法的聚醚砜增湿膜在放大60倍下的断面扫描电镜图。
22.图中：1、中间海绵体层；2、外支撑层；3、外分离层；4、内支撑层；5、内分离层。
具体实施方式
23.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。
24.参照图1-2，一种具有对称结构的聚醚砜增湿膜及其制备方法，包括中间海绵体层1，中间海绵体层1的一侧设置有外支撑层2，外支撑层2的一侧设置有外分离层3，中间海绵体层1的另一侧设置有内支撑层4，内支撑层4的一侧设置有内分离层5。
25.该膜具有双分离层及支撑层的对称结构。内外表面结构致密，在高温运行时，膜管仍能保持良好的气阻性；支撑层由孔隙率较高的双层指状孔组成，使得该膜有较高的水气渗透性，当水进入指状孔后，有利于其存储，阻止了膜内孔道的气体溢出，在一定程度上提高了膜管的气阻性。该膜管的制备方法是采用浸没式相转化法制备技术，工艺可控性较好、技术成熟，能有效降低生产成本、保证膜管质量，在增湿系统中具有广泛的应用前景。
26.步骤一、聚醚砜膜液的配制；聚醚砜膜液的配制材料选取，包括如下选取的材料，如聚醚砜聚合物、致孔剂、亲水性聚合物和有机溶剂。
27.选取材料各组分的质量百分比含量分别为：聚醚砜聚合物10％-30％、致孔剂0.5％-8％、亲水性聚合物3％-15％和有机溶剂40％-80％。
28.致孔剂为二氧化钛、二氧化硅或者氯化铝中的一种或几种，亲水性聚合物为聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯或醋酸纤维素中的一种或几种，有机溶剂为二甲基亚砜、n,n-二甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中的一种或几种。
29.聚醚砜膜液的配制步骤：sa1、在70℃-90℃下，将聚醚砜聚合物、致孔剂、亲水性聚合物以及有机溶剂分别以一定比例投入到反应釜中，搅拌速度30-60转/min，70-90℃下搅拌10h，使聚合物溶解成均相膜液；
30.sa2、然后降温至30-65℃下，搅拌5-10h，搅拌速度20-40转/min，使膜液降温过程中充分溶解熟化，制得纺丝膜液。
31.步骤二、膜丝的加工；sb1、将膜液倒入纺丝釜中，在-0.1mpa下真空脱泡15-24h，脱泡温度50-65℃；膜液经喷丝头挤出，进入湿度30-80％的空气浴，空气浴长度2-20cm；
32.sb2、经初步固化后，膜液进入含15-50％二甲基甲酰胺dmac的水溶液中，凝固浴温度30-70℃，拉伸速度8～20m/min，使膜丝固化成型，形成初步固化后的增湿膜。
33.步骤三、增湿膜的制成；将初步固化后的增湿膜，浸泡在30-40℃的去离子水中24h，去除残留的添加剂及溶剂，制得对称结构的聚醚砜增湿膜。
34.本发明中以聚醚砜为成膜聚合物，添加致孔剂、亲水性聚合物及有机溶剂，配制聚醚砜均相膜液。纺丝时，空气浴、内外凝固浴是膜液的内外表面迅速分相形成致密层，减缓了膜液内部的双扩散，有利于指状孔的生成。通过调控膜液的空气浴时间、内外凝固浴温度及组成制备具有对称结构的聚醚砜增湿膜，使得本发明制备的聚醚砜增湿膜，呈现内外双过滤层和双层指状孔支撑层的对称结构，内外过滤层均具有0.002-0.02μm的分离孔径，同时具有较高的机械强度、泡点压力、水通量。
35.实施例一
36.在90℃的搅拌釜中，加入300g的pes和1057.5g的dmf，搅拌1h后，加入120g的聚乙二醇和22.5g的二氧化硅，继续搅拌9h，搅拌速度30转/min。将釜内温度降至50℃，搅拌10h，制成均相膜液。倒入纺丝釜后，在50℃下真空脱泡20h，脱泡完成后，将膜液从双环型流道的喷丝头挤出，纺丝温度控制在40℃。以30％的dmac水溶液为内凝固浴，经量程15cm湿度80％的空气浴后进入外凝固浴中，外凝固浴为20％的dmac水溶液，温度为30℃，纺丝速度10m/min，经水洗槽后卷绕成束，固化成型，制得pes中空纤维增湿膜。
37.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。