膜和制备膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种膜。该膜包括：多孔疏水基材，其包括聚烯烃且具有若干第一孔；亲水层，位于所述多孔疏水基材上，具有比所述第一孔小的第二孔；及分离层，位于所述亲水层上。本发明专利技术还公开了一种制备该膜的方法。本发明专利技术的膜厚度薄且成本低。

Membrane and preparation methods

A membrane is disclosed in the present invention. The membrane includes porous hydrophobic materials, including polyolefin and a number of first holes; the hydrophilic layer is located on the porous hydrophobic substrate, and has second holes smaller than the first hole; and the separation layer is located on the hydrophilic layer. The invention also discloses a method for preparing the film. The film of the invention has thin film thickness and low cost.

【技术实现步骤摘要】
膜和制备膜的方法
本专利技术涉及一种膜和制备膜的方法。
技术介绍
传统的膜一般包括膜支撑体和形成在膜支撑体上的分离层。有些膜支撑体包括由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)制成的基材和形成在基材上由聚砜(Polysulfone，PSF)制成的层。分离层界面聚合(InterfaciallyPolymerize)在PSF层上。分离层可以用来分离，例如但不限于脱盐。因为提供机械支撑的膜支撑体的厚度大，所以这类膜的厚度大。典型地，PET基材的厚度大约100微米，PSF的厚度大约50微米，因此膜支撑体的厚度大约150微米。如果膜支撑体的厚度，尤其是PET基材的厚度不够厚，膜支撑体不能提供很好机械支撑。另外，基材的PET的材料费用较高，且在PET基材上形成PSF层的工艺费用也较高，所以膜的成本较高。因此，有必要提供一种膜和制备膜的方法用于解决至少部分上述问题。
技术实现思路
本专利技术的一个方面在于提供一种膜。该膜包括：多孔疏水基材，其包括聚烯烃且具有若干第一孔；亲水层，位于所述多孔疏水基材上，具有比所述第一孔小的第二孔；及分离层，位于所述亲水层上。本专利技术的另一个方面在于提供一种制备膜的方法。该方法包括：提供多孔疏水基材，其包括聚烯烃和若干第一孔；在所述多孔疏水基材上形成亲水层，所述亲水层具有比所述第一孔小的第二孔；及在所述亲水层上形成分离层。附图说明通过结合附图对于本专利技术的实施方式进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图中：图1所示为本专利技术一个实施例的膜的截面示意图；图2所示为本专利技术一个实施例的膜的多孔疏水基材的一部分的扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscope，SEM)图像；图3所示为本专利技术一个实施例的形成在多孔疏水基材上的亲水层的一部分的SEM图像；图4所示为本专利技术制备膜的方法的一个实施例的流程图；图5所示为图4的方法中形成亲水层的步骤的一个实施例的流程图；图6所示为图4的方法中形成分离层的步骤的一个实施例的流程图；及图7所示为例1中的聚乙烯基材和形成有不同亲水层的多个聚乙烯基材的归一化纯水通量的柱状图。具体实施方式为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本专利技术所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本专利技术的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本专利技术的披露。除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。图1所示为一个实施例的膜10的截面示意图。在一个实施例中，膜10可以是用来净化水(例如脱盐)的复合半渗透膜，例如反渗透膜(ReverseOsmosisMembrane)或纳滤膜(NanofiltrationMembrane)。膜10包括多孔疏水基材12、亲水层14和分离层16。多孔疏水基材指具有多孔隙结构且具有疏水特性的基材。多孔疏水基材12可包括聚烯烃，聚烯烃为疏水材料且可以从聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚丁烯(Polybutene，PB)、聚甲基戊烯(Polymethylpentene，PMP)、它们的共聚物和混合物中选择。PE可以是低密度PE(Low-DensityPE)、线型低密度PE(LinearLowDensityPE)、高密度PE(High-DensityPE)或超高分子量PE(UltrahighMolecularWeightPE)。PP可以是全同立构PP(IsotacticPP)、无规立构PP(AtacticPP)或间同PP(SyndiotacticPP)。多孔疏水基材12比传统的PET基材疏水。多孔疏水基材12具有若干第一孔20，如图2所示。第一孔20很大，很难在多孔疏水基材12上直接形成分离层16。在一个实施例中，多孔疏水基材12由PP制成，第一孔20的平均孔隙度为大约100纳米至大约500纳米。在另一个实施例中，多孔疏水基材12由PE制成，第一孔20的平均孔隙度为大约70纳米至大约300纳米。平均孔隙度可以使用光学或电子显微镜直接测量法进行测量。第一孔20可以是圆形的、矩形的、其他规则形状或不规则的形状。在一个实施例中，圆形的第一孔20由挤压的PP的双轴拉伸而产生。在一些实施例中，多孔疏水基材12的厚度为大约10微米至大约20微米、大约10微米至大约50微米、或大约15微米至大约60微米。多孔疏水基材12比传统的PET基材薄。亲水层14位于多孔疏水基材12上，且亲水。在一个实施例中，亲水层14包括至少一种亲水聚合物，亲水聚合物在多孔疏水基层12上形成与多孔疏水基层12结合得很好的涂层。亲水层14具有比第一孔20小的第二孔22，如图3所示。第二孔22的平均孔隙度小于第一孔20的平均孔隙度。在一些实施例中，第二孔22的平均孔隙度小于10纳米。在一个实施例中，亲水层14包括聚多巴胺(Polydopamine，PDA)和具有氨官能团的化合物。在一个实施例中，该具有氨官能团的化合物具有至少两个氨官能团。在一个实施例中，该化合物从聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine，PEI)、间苯二胺(M-PhenyleneDiamine，MPD)、哌嗪(Piperazine)、蛋白质(Protein)、氨基酸(AminoAcid)和它们的混合物中选择。PDA可帮助亲水层14均匀地形成在多孔疏水基材12上。具有氨官能团的化合物可帮助稳定PDA溶液和粘结分离层16，如此分离层16和亲水层14之间具有较好的亲和力。相比于只有PDA涂覆在多孔疏水基材12上形成的亲水层，具有氨官能团的化合物加入PDA溶液形成的亲水层，分离层16可更均匀且连续地形成在亲水层14上，且分离层16具有较高的脱盐率，在一个实施例中大约为90％。在一个实施例中，亲水层14包括PDA和PEI，PDA和PEI的摩尔比为1:1至10:1。在另一个实施例中，亲水层14包括至少一个亲水聚合物，该亲水聚合物从氯化聚丙烯接枝马来酸酐(ChlorinatedPolypropylene-graft-MaleicAnhydride，CPP-g-MA)、壳聚糖(Chitosan)、牛血清白蛋白(BovineSerumAlbumin，BSA)、PEI、聚乙烯醇(PolyvinylAlcohol，PVA)、聚乙烯嵌段聚环氧乙烯(Polyethylene-block-PolyethyleneOxide，PE-b-PEO)和它们的混合物中选择。在一个实施例中，亲水层14的厚度为大约50纳米至大约500纳米。在一些实施例中，亲水层14的厚度大约100纳米至大约200纳米，或大约300纳米。多孔疏水基材12和亲水层14的组合也可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜，其特征在于，其包括：多孔疏水基材，其包括聚烯烃且具有若干第一孔；亲水层，位于所述多孔疏水基材上，具有比所述第一孔小的第二孔；及分离层，位于所述亲水层上。

【技术特征摘要】
1.一种膜，其特征在于，其包括：多孔疏水基材，其包括聚烯烃且具有若干第一孔；亲水层，位于所述多孔疏水基材上，具有比所述第一孔小的第二孔；及分离层，位于所述亲水层上。2.如权利要求1所述的膜，其特征在于：所述亲水层包括聚多巴胺和具有氨官能团的化合物。3.如权利要求2所述的膜，其特征在于：所述具有氨官能团的化合物从聚乙烯亚胺、间苯二胺、哌嗪、蛋白质、氨基酸和它们的混合物中选择。4.如权利要求1所述的膜，其特征在于：所述亲水层包括至少一个亲水聚合物，所述亲水聚合物从氯化聚丙烯接枝马来酸酐、壳聚糖、牛血清白蛋白、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯嵌段聚环氧乙烯和它们的混合物中选择。5.如权利要求1所述的膜，其特征在于：所述亲水层的厚度为50纳米至500纳米。6.如权利要求1所述的膜，其特征在于：所述聚烯烃从聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、它们的共聚物和混合物中选择。7.一种制备膜的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊丽莎白·玛丽·蒂斯，杨凌露，刘珍，王鹏，约珥·马修·卡尔和，保罗·迈克尔·司格尔思科，彭云，威廉·克里斯多夫·艾伯特斯，杰克·爱华德·豪森，吕苏，大卫·罗杰·摩尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US