一种超高分子量聚乙烯多孔膜及其制备方法与用途技术

本发明专利技术提供了一种超高分子量聚乙烯多孔膜及其制备方法与用途，可以是一种对称膜，也可以是一种不对称膜；该多孔膜具有较大的过滤速度；该多孔膜的IPA完全泡点为0.5

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚乙烯多孔膜及其制备方法与用途


[0001]本专利技术涉及膜材料
，更具体的说是涉及一种超高分子量聚乙烯多孔膜及其制备方法与用途。

技术介绍

[0002]聚合物分离膜，是一种以有机高分子聚合物为原材料，根据一定工艺制成的薄膜，该膜主要起到过滤分离、纯化和浓缩等作用。随着石油工业和科技的发展，聚合物分离膜的应用领域不断扩大，目前已应用的领域有气体分离、海水淡化、超纯水制备、污废处理、人工脏器的制造、医药、食品、农业、化工等各方面；根据有机高分子聚合物种类的不同，聚合物分离膜可以分为纤维素类聚合物分离膜，聚酰胺类聚合物分离膜，聚砜类聚合物分离膜，聚烯烃类聚合物分离膜等。
[0003]聚烯烃类聚合物分离膜，主要是指聚乙烯分离膜，聚丙烯分离膜等烯烃类分离膜，由于其具有优良的物理与化学性能，在水处理、气体分离、生物医药、饮品分离或浓缩等方面具有较多的应用；例如超高分子量聚乙烯(UPE)滤膜就通常应用于光刻处理和“湿式蚀刻和清洁”(WEC)应用等领域；近年来采用热致相分离(TIPS)法研制聚烯烃分离膜的报道较多，例如超高分子量聚乙烯，因黏均分子量(100万以上)大，熔融黏度高，难以采用常规方法纺丝制膜，因此需要通过用TIPS法才能制得相应孔径的聚烯烃多孔膜；但传统的TIPS法在制备超高分子量聚乙烯多孔膜时也存在一定的缺点，例如通过该法制备得到的多孔膜其孔径分布不均匀，这容易导致多孔膜的过滤精度较低，无法满足实际应用的需求，大大限制了超高分子量聚乙烯多孔膜的发展。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯多孔膜及其制备方法与用途，该超高分子量聚乙烯多孔膜对粒径为1
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30nm的杂质颗粒具有优异的捕集性能，截留效率高，能够满足实际应用的需求；此外还具有较高的拉伸强度，特别适合应用于光刻胶领域。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种超高分子量聚乙烯多孔膜，所述多孔膜在正压力为0.03MPa,温度为20℃的条件下，50ml水通过直径为47mm多孔膜所需要的时间为400
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5000s；
[0006]所述多孔膜的IPA完全泡点为0.5
‑
1.1MPa，IPA初始泡点为IPA完全出泡点的0.75
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0.95；
[0007]所述多孔膜的厚度为1
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50μm；所述多孔膜的孔隙率为20％
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60％；
[0008]所述多孔膜的拉伸强度为20
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100MPa，断裂伸长率为200％
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800％；
[0009]构成所述多孔膜的聚烯烃组合物为将60
‑
80质量％的质均分子量为300万以上的超高分子量聚乙烯与20
‑
40质量％的质均分子量为100
‑
200万且密度为0.92
‑
0.98g/cm3的高密度聚乙烯混合而得到的聚乙烯组合物。
[0010]本专利技术中所提供的聚乙烯多孔膜可以是一种不对称膜，也可以是一种对称膜；该多孔膜各处的材质是均一的，即整个膜均是由聚乙烯制得，在材质上不存在变化；超高分子量聚乙烯简称UPE，是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料，由超高分子量聚乙烯制得的聚乙烯多孔膜具有较高的耐热性，耐磨性，而且机械性能好；在本专利技术中构成所述多孔膜的聚烯烃组合物为将60
‑
80质量％的质均分子量为300万以上的超高分子量聚乙烯与20
‑
40质量％的质均分子量为100
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200万且密度为0.92
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0.98g/cm3的高密度聚乙烯混合而得到的聚乙烯组合物；相较于单单选用一种超高分子量聚乙烯,这样由超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯复配而成的聚乙烯树脂有利于使铸膜液中的聚乙烯含量更高(即固含量更高)，继而更容易获得孔径较小同时拉伸强度较高的聚乙烯膜；固含量过低，会导致最终的膜的拉伸强度过低，机械强度较差，无法满足实际应用的需求；固含量过高，会导致铸膜液的粘度过高，对所用的机械设备要求过高，生产成本过高，无法批量生产；需要说明的是，质均分子量可如下方法测得：将聚乙烯多孔膜的试样加热溶解在邻二氯苯中，利用GPC液相色谱仪在柱温135℃、流速1.0mL/分钟的条件下进行测定。
[0011]通过对聚乙烯多孔膜进行流速测试，在正压力为0.03MPa,温度为20℃的条件下，50ml水通过直径为47mm聚乙烯多孔膜所需要的时间为400
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5000s；说明了聚乙烯多孔膜具有较大的流速(过滤速度)，流体通过多孔膜所需的时间较短，时间成本较低，经济效益较高，同时也说明了本专利技术聚乙烯多孔膜适合应用于光刻胶领域；
[0012]聚合物多孔膜其中一个重要的性能特征就是泡点，泡点包括初始泡点和完全出泡点；本专利技术中泡点所用的测试液为IPA(异丙醇)；当多孔膜中间开始连续出泡时，读取此时的压力，作为IPA初始泡点；当多孔膜全部出泡时，读取此时的压力，作为IPA完全出泡点。泡点的测试方法在本领域中是公知的。例如在ASTM F316
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70和ANS/ASTM F316
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70(1976年重新批准)中详细解释了这些测试的程序，这些文献在此引入作为参考。泡点的大小与聚合物多孔膜上孔洞的孔径大小有关；一般来说，孔洞的孔径越大，IPA泡点就越低；孔洞的孔径越小，IPA泡点越高；本专利技术中多孔膜的IPA完全泡点为0.5
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1.1MPa，IPA完全泡点较高，说明了该多孔膜上孔洞的孔径较小，能够对粒径为1
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30nm的杂质颗粒起到很好的捕集作用，保证了过滤的精度，起到了足够的对不希望物质的保留作用；且多孔膜的IPA初始泡点为IPA完全出泡点的0.75
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0.95，说明了聚乙烯多孔膜中不存在特别大的孔，孔洞的孔径分布相对均匀，进一步保证了多孔膜具有较高的截留效率，能够满足实际应用的需求，经济价值大，特别适合应用于光刻胶领域。
[0013]膜的厚度可以通过使用扫描电子显微镜对膜结构进行形貌表征后，再利用计算机软件(如Matlab、NIS
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Elements等)或手工进行测量后计算测得；当然本领域技术人员也可以通过其他测量手段获得上述参数，上述测量手段仅供参考；当膜的厚度过小时，其膜的机械强度就会较低；同时由于过滤时间过短，就无法进行有效的过滤；当膜的厚度过大时，其过滤时间就会过长，时间成本过大；本专利技术聚乙烯多孔膜的厚度为1
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50μm，优选为10
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40μm，保证了本专利技术聚乙烯多孔膜不仅具有较高的机械强度，而且能够进行有效的过滤且过滤效率较高，过滤时间较短，时间成本较低，适合应用于光刻胶领域；
[0014]膜的孔隙率是指多孔膜的膜孔体积占总体积的比例，膜孔包括开孔和闭孔两类；常用的孔隙率测试方法有压汞法，密度法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯多孔膜，其特征在于：所述多孔膜在正压力为0.03MPa,温度为20℃的条件下，50ml水通过直径为47mm多孔膜所需要的时间为400
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5000s；所述多孔膜的IPA完全泡点为0.5
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1.1MPa，IPA初始泡点为IPA完全出泡点的0.75
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0.95；所述多孔膜的厚度为1
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50μm；所述多孔膜的孔隙率为20%
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60%；所述多孔膜的拉伸强度为20
‑
100MPa，断裂伸长率为200%
‑
800%；构成所述多孔膜的聚烯烃组合物为将60
‑
80质量％的质均分子量为300万以上的超高分子量聚乙烯与20
‑
40质量％的质均分子量为100
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200万且密度为0.92
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0.98g/cm3的高密度聚乙烯混合而得到的聚乙烯组合物。2.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯多孔膜，其特征在于：所述多孔膜对粒径为1
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30nm杂质颗粒的截留效率大于95%；当去离子水以2L/min流速通过该多孔膜时压力损失为3
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85KPa。3.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯多孔膜，其特征在于：所述多孔膜的比表面积为10
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40m2/g；所述多孔膜的结晶温度为100
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140℃；所述多孔膜在温度为120℃的条件下放置1小时后，其收缩率不大于5%。4.根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯多孔膜，其特征在于：所述多孔膜的膜溶出金属离子总含量不高于5ng/L；所述多孔膜的膜溶出TOC含量不高于3ug/L。5.如权利要求1
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4任意一项所述的一种超高分子量聚乙烯多孔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：将聚乙烯树脂加入到由化合物A和化合物B组成的溶剂体系中搅拌混合，混合均匀后形成混合物料；其中聚乙烯树脂由60
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80质量％的质均分子量为300万以上的超高分子量聚乙烯与20
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40质量％的质均分子量为100
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200万且密度为0.92
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0.98g/cm3的高密度聚乙烯组成；化合物A为聚乙烯树脂的非溶剂；化合物B是聚乙烯树脂的溶剂；所述混合物料包括下列重量份物质组成：聚乙烯树脂：8
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25份；化合物A：45
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70份；化合物B：15
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36份；S2：将混合物料在温度为150
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260℃的条件下加热熔融混炼，形成铸膜液；然后经过模头挤出，形成液膜；模头挤出温度200
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【专利技术属性】
技术研发人员：吕海江，陈梦泽，
申请(专利权)人：杭州泷泽过滤器材有限公司，
类型：发明
国别省市：