一種聚丙烯膜親水改性方法技術

本發明專利技術是一種聚丙烯膜親水改性方法，包括以下步驟：步驟一：使用紡絲機制備聚丙烯初紡纖維；步驟二：制備聚丙烯中空纖維微孔膜；步驟三：聚丙烯中空纖維微孔膜表面親水改性。本發明專利技術所述的一種聚丙烯膜親水改性方法利用化學接枝法將苯乙烯、馬來酸酐、過氧化二苯甲酰和丙酮溶劑對聚丙烯中空纖維膜進行表面親水接枝改性，提高了膜的孔隙率、水通量、水通量回復率、抗污染性能，更好地優化了聚丙烯膜的性能。更好地優化了聚丙烯膜的性能。更好地優化了聚丙烯膜的性能。

【技術實現步驟摘要】
一種聚丙烯膜親水改性方法


[0001]本專利技術涉及聚丙烯膜
，尤其涉及一種聚丙烯膜親水改性方法。

技術介紹

[0002]膜分離技術是近幾十年來的一門新興多學科交叉的高新技術。高分子分離膜是由聚合物或高分子復合材料制得的具有分離流體混合物功能的薄膜，因其具有過濾過程能耗適中和無二次污染的優點被廣泛關注。膜分離技術具有低能耗、過程簡單、分離效率高、不污染環境等優點，是解決當代的能源、資源和環境問題的重要高新技術。近年來膜分離技術發展迅速，其應用已發展到化工、食品、醫藥、生化、環保等領域，聚合物因其性能優良、價廉和易加工性，是重要的制膜材料之一。
[0003]聚丙烯是典型的結晶性聚合物，也是目前最常用的通用塑料之一，世界首次使用熔紡
?
拉伸法制備中空纖維膜采用的就是聚丙烯。對于聚丙烯原料而言，它具有良好的化學穩定性、耐熱耐酸堿性好，力學強度高，價格低廉，而且有很好的加工性能。由它制備得到的分離膜已經廣泛應用于各個領域。
[0004]但由于聚丙烯聚合物材料是弱極性的，制得的多孔膜表面具有疏水性，由于表面能的關系，水不易透過疏水性膜的微孔通道；由于疏水性相互作用，疏水性膜還易受到蛋白質等的污染且不易清洗，導致膜分離性能劣化。這些因素限制了聚丙烯膜在生物、食品、水處理等水分離體系中的應用。但是熔紡
?
拉伸法制備聚丙烯中空纖維膜力學強度高，無需支撐體，斷裂伸長率大，而且制備過程環保無污染，這些優點都是其他方法所沒有的。只要解決了熔紡
?
拉伸法孔結構控制以及親水改性問題，則硬彈性聚丙烯膜將會有更好的應用前景。
[0005]為此，設計一種聚丙烯膜親水改性方法，解決以上問題。

技術實現思路

[0006]本專利技術的目的是解決現有技術中存在的上述問題，提供一種聚丙烯膜親水改性方法，用以提高聚丙烯膜的親水性，使制得的聚丙烯膜具有高效、持久的親水性效果，可以應用在水處理方面，具有較好的分離效果。
[0007]為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：一種聚丙烯膜親水改性方法，包括以下步驟：步驟一：使用紡絲機制備聚丙烯初紡纖維
①
以親水劑HL
?
560與聚丙烯的混合物為原料，親水劑HL
?
560在原料中的重量百分比為3%~7%；
②
將原料由料斗放入，溫度工藝條件設置為170℃~220℃，使用螺桿擠出機將原料混合均勻并熔融為改性聚丙烯熔體；
③
以氮氣作為成腔流體，以空氣作冷卻介質，通過計量泵將改性聚丙烯熔體由噴絲頭擠出，經過導輪后由自動卷繞筒牽伸，紡絲結束后將膜絲從卷繞筒上剪下，得到聚丙烯
初紡纖維，噴絲頭溫度設置為190℃，牽伸速率設置為140~420m/min；步驟二：制備聚丙烯中空纖維微孔膜
①
將步驟一制備的聚丙烯初紡纖維放入電熱鼓風烘箱中，在110~150℃的溫度下熱處理1小時，冷卻后得到具有硬彈性的聚丙烯中空纖維；
②
用拉伸機以10~15mm/min的速度將硬彈性聚丙烯中空纖維在室溫下冷拉伸，冷拉伸比例為15~35%；
③
將溫度升高到100~145℃，再次在100~145℃的溫度下熱拉伸，熱拉伸比例為50~250%；
④
熱拉伸完成后，在140℃的溫度下熱定型1小時，冷卻后得到具有微孔結構的聚丙烯中空纖維微孔膜；步驟三：聚丙烯中空纖維微孔膜表面親水改性
①
以丙酮為溶劑，加入苯乙烯、馬來酸酐、過氧化二苯甲酰攪拌至均一溶液，制得親水改性溶液；
②
將步驟二制備的聚丙烯中空纖維微孔膜放入親水改性溶液中浸泡24小時，隨后將浸泡中的聚丙烯中空纖維微孔膜在常溫下超聲環境中處理2小時；
③
將聚丙烯中空纖維微孔膜由親水改性溶液中取出，放入至丙酮溶液內，在60~70℃溫度下超聲環境中處理6小時，處理完成后將聚丙烯中空纖維微孔膜取出洗凈晾干，得到親水改性后的聚丙烯膜。
[0008]進一步，優選的，步驟一中親水劑HL
?
560在原料中的重量百分比為5%。
[0009]優選的，步驟一中牽伸速率設置為420m/min。
[0010]優選的，步驟二中拉伸機的拉伸速率為12mm/min。
[0011]優選的，步驟二中熱處理溫度為120℃。
[0012]優選的，步驟二中冷拉伸比例為20%。
[0013]優選的，步驟二中熱拉伸溫度設置為140℃，熱拉伸比例為200%。
[0014]優選的，步驟三中親水改性溶液的比例為每1000ml丙酮溶劑加入20.8g苯乙烯、19.6g馬來酸酐、0.1g過氧化二苯甲酰。
[0015]本專利技術的有益效果是：本專利技術所述的一種聚丙烯膜親水改性方法通過大量實驗得出了制備聚丙烯中空纖維微孔膜時最佳的牽伸速率、熱處理溫度、熱拉伸比例、冷拉伸比例、拉伸速度、拉伸熱定型溫度，在最佳的條件下制備出的聚丙烯中空纖維膜，提高了膜的孔隙率、水通量、水通量回復率、抗污染性能，更好地優化了聚丙烯膜的性能；所述的一種聚丙烯膜親水改性方法利用化學接枝法將苯乙烯、馬來酸酐、過氧化二苯甲酰和丙酮溶劑對聚丙烯中空纖維膜進行表面親水接枝改性，在過氧化二苯甲酰和丙酮溶劑作為引發劑的作用下，苯乙烯與馬來酸酐發生共聚合反應，同時接到聚丙烯膜的表面，馬來酸酐發生水解得到羧酸，最后達到親水的目的。反應過程中會發生單體的自聚、單體之間共聚后未接到膜表面或者馬來酸酐酯化等副反應，采用超聲波輔助處理可以使反應單體能均勻地分散到膜表面，增加單體與膜表面的接觸，最后達到增加親水改性效果的目的。
附圖說明
[0016]圖1為步驟二制備的聚丙烯中空纖維微孔膜樣品表面形貌SEM電鏡照片（牽伸速率420m/min、熱處理溫度140℃處理1h、熱拉伸比例200%、冷拉伸比例20%、拉伸速度12mm/min、拉伸熱定型溫度140℃的條件下）；圖2為步驟三制備聚親水改性后的聚丙烯膜樣品表面形貌SEM電鏡照片（牽伸速率420m/min、熱處理溫度140℃處理1h、熱拉伸比例200%、冷拉伸比例20%、拉伸速度12mm/min、拉伸熱定型溫度140℃的條件下）；圖3為步驟一中不同牽伸速率與中空纖維彈性回復率關系曲線示意圖；圖4為步驟一中不同牽伸速率中空纖維膜孔隙率及水通量曲線示意圖；圖5為步驟二中不同熱處理溫度中空纖維膜孔隙率水通量曲線示意圖；圖6為步驟二中不同熱拉伸比例中空纖維膜孔隙率水通量曲線示意圖；圖7為步驟二中不同冷拉伸比例中空纖維膜孔隙率及水通量曲線示意圖；圖8步驟二中不同拉伸熱定型溫度中空纖維膜孔隙率及水通量曲線示意圖。
具體實施方式
[0017]下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種聚丙烯膜親水改性方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：使用紡絲機制備聚丙烯初紡纖維
①
以親水劑HL
?
560與聚丙烯的混合物為原料，親水劑HL
?
560在原料中的重量百分比為3%~7%；
②
將原料由料斗放入，溫度工藝條件設置為170℃~220℃，使用螺桿擠出機將原料混合均勻并熔融為改性聚丙烯熔體；
③
以氮氣作為成腔流體，以空氣作冷卻介質，通過計量泵將改性聚丙烯熔體由噴絲頭擠出，經過導輪后由自動卷繞筒牽伸，紡絲結束后將膜絲從卷繞筒上剪下，得到聚丙烯初紡纖維，噴絲頭溫度設置為190℃，牽伸速率設置為140~420m/min；步驟二：制備聚丙烯中空纖維微孔膜
①
將步驟一制備的聚丙烯初紡纖維放入電熱鼓風烘箱中，在110~150℃的溫度下熱處理1小時，冷卻后得到具有硬彈性的聚丙烯中空纖維；
②
用拉伸機以10~15mm/min的速度將硬彈性聚丙烯中空纖維在室溫下冷拉伸，冷拉伸比例為15~35%；
③
將溫度升高到100~145℃，再次在100~145℃的溫度下熱拉伸，熱拉伸比例為50~250%；
④
熱拉伸完成后，在140℃的溫度下熱定型1小時，冷卻后得到具有微孔結構的聚丙烯中空纖維微孔膜；步驟三：聚丙烯中空纖維微孔膜表面親水改性
①
以丙酮為溶劑，加入苯乙烯、馬來酸酐、過...

【專利技術屬性】
技術研發人員：路娜，羅秀蘭，
申請(專利權)人：世韓天津節能環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：