非溶剂致相分离法制膜进展

导读:膜的结构和性能虽然与膜材料的化学结构和性能关系密切,但可因不同的成膜条件和工艺参数,使膜的性能有很大的差异。膜的性能是聚合物材料和制膜工艺共同决定的。有多种方法制备

来源：未知发布日期：2019-06-08 22:55【大中小】

膜的结构和性能虽然与膜材料的化学结构和性能关系密切,但可因不同的成膜条件和工艺参数,使膜的性能有很大的差异。膜的性能是聚合物材料和制膜工艺共同决定的。有多种方法制备多孔膜,分为相转化法和非相转化法。相转化法既可制备多孔膜,也可制备无孔膜,包括非溶剂致相分离法和热致相分离法。非相转换法只生产微孔膜,有拉伸法、溶出法、烧结法和核径迹法。非溶剂致相分离法按照发生相分离的方式分为控制蒸发凝胶法,蒸气相凝胶法,浸入凝胶法。在所有的制膜法中,浸入凝胶法应用最多、研究最为充分,有多篇综述发表一。择其主要内容分析总结如下,其中有天津津腾实验设备有限公司的观点,目的是启发课题研究思路、提供理论指导。

在控制蒸发凝胶法中,所用的制膜液由聚合物溶解在混合溶剂中而成,混合溶剂由易挥发的溶剂和难挥发的非溶剂组成。初生膜成型后,随着易挥发溶剂的挥发,膜液中难挥发溶剂含量增加,最终导致相分离,形成带皮层的膜。此法多用于制备反渗透膜和气体分离膜。由于非溶剂被吸收到铸膜液内,使铸膜液发生液一液相转化而成膜。当使用高沸点的溶剂时,由于溶剂基本不挥发,而只有非溶剂进入膜内,可形成无皮层的多孔膜。当使用低沸点的溶剂时,由于溶剂和非溶剂沿相反方向扩散,可形成带皮层的多孔膜。更复杂的情形是铸膜液由聚合物、溶剂、非溶剂及添加剂共同组成,以及气相氛围由溶剂蒸汽、非溶剂蒸汽配制而成。

最常见情况是水蒸气诱导法,此时空气温度、湿度是决定膜结构、膜性能的重要参数。在浸入凝胶法中,铸膜液流涎于增强材料上或从喷丝口挤出,而后迅速浸入凝胶浴中,随着溶剂和非溶剂的不断交换而发生液一液相分离,聚合物富相凝胶固化后形成不同结构形态和性能的膜。如反渗透、透析、超滤、微滤以及气体分离膜。最简单的情形是铸膜液由聚合物和溶剂组成,凝胶浴为非溶剂。

但实际的制膜情形要丰富得多,铸膜液可能由聚合物、溶剂、非溶剂、添加剂组成,而凝胶浴由溶剂和非溶剂配制而成。除了铸膜液迅速浸入凝胶浴的所谓湿法外,还有两种扩充的操作方法。

一是干一湿法在浸入凝胶浴前引入预蒸发阶段。如应用丙酮二元体系组成的铸膜液制备反渗透膜,干法的预蒸发阶段和湿法的浸入阶段共同构成制膜全过程。

二是双浴法铸膜液依次通过两个不同组成的凝胶浴。如由甘油水可制备多孔亚层支撑的致密皮层膜,在挤出进入第二凝胶浴水之前的间隙内,铸膜液中的溶剂扩散进入第一凝胶浴甘油中,而甘油不能进入铸膜液中,外表面处聚合物浓度增加,形成了较致密皮层。纺制中空纤维的三重纺丝头可方便地实现此过程,由内向外流动的依次为芯液、铸膜液、第一凝胶浴,共同进入第二凝胶浴。事实上,上述各种形式的非溶剂致相分离制膜法都是基于溶剂、非溶剂的扩散或交换而发生的相分离过程。

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