热致相分离法制备聚烯烃微孔膜.

热致相分离法制备聚烯烃微孔膜/蔡颖等·49·热致相分离法制备聚烯烃微孔膜热致相分离法制备聚烯烃微孔膜*蔡颖，刘振，周津(天津工业大学中空纤维材料与过程教育部重点实验室天津300160)摘要摘要热致相分离(TIPS)法是目前制备聚合物微孔膜的重要方法之一。其制膜方法简单有效，突破了传统非溶剂诱导相分离制膜方法对膜材料本身的限制。介绍了热致相分离法制备微孔膜的基本步骤，综述了近年来采用热致相分离法制备聚烯烃微孔膜的研究现状及进展。关键词关键词热致相分离微孔膜聚烯烃PreparationofPolyolefinMicroporousMembranesviaThermallyInducedPhaseSeparationCAIYing，LIUZhen，ZHOUJin(KeyLaboratoryofHollowFiberMaterialandMembraneProcessofMinistryofEducation.TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300160)AbstractThermallyinducedphaseseparation(TIPS)processisanimportantmethodofmakingmicroporousmembranes.Itisasimpleandversatilemembranepreparationtechnique,andbrokethroughthelimitstomembranematerialthatisimportanttotraditionalDIPS.Inthispaper,theprocessofTIPSwasreviewed,andthedevelopmentsofPolyolefinmicroporousmembranesformationviathermallyinducedphaseseparationmethodwereintroduced.Keywordsthermallyinducedphaseseparation，microporousmembrane，polyolefin0引言0引言结晶性聚烯烃是一类量大面广的通用高分子材料，具有优良的化学稳定性与热绝缘性，并具有成本低、物理强度高等优点，是目前最常用的制备高分子微孔膜的主要材料之一。最具代表性的是聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)，其他用于微孔分离膜的结晶性材料还有乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚砜(PES)等。1热致相分离法1热致相分离法前有许多方法可以用来制备合成微孔膜,这些方法中有的既可以制备高聚物膜，也可以制备无机膜。主要的制膜方法包括烧结法、拉伸法、径迹蚀刻法、相转化法、溶胶-凝胶法、蒸镀法和涂敷法[1]，其中相转化法又包括了非溶剂致相分离(DIPS)和热致相分离(TIPS)。1.1热致相分离法1.1热致相分离法热致相分离法(TIPS)是20世纪80年代初开始用于制备多孔分离膜的一种方法，它是通过热塑性和结晶性的高聚物与某些高沸点的小分子化合物(稀释剂)在较高温度时形成均相溶液，在温度降低时发生固-液或液-液相分离，脱除稀释剂后成为高聚物多孔膜。这种由温度改变驱动相分离的方法称为热致相分离法[2]。90年代初，美国得克萨斯大学聚合物研究中心对TIPS法制备微孔膜作了系统研究。现在美国Akzona公司和3M公司已用此法工业化生产聚丙烯微孔膜。由于许多结晶的、带有强氢键作用的聚合物在室温下难有合适的溶剂，故不能使用传统的非溶剂诱导相转化法(DIPS)。采用TIPS方法不仅扩大了膜材料的范围，而且所得到的膜的孔径及孔隙率可调控，需要调节的参数相对较少，孔隙率高，制备过程中易连续化。由TIPS法可获得多种微观结构，如开孔、闭孔、各向同性、各向异性、非对称等。国内的一些单位等也进行了一些研究。聚丙烯/稀释剂二元体系在降温时可以发生固-液相分离或液-液相分离，其具体的成膜机理各种观点不尽相同，出现多种解释:如Spinodal分解机理[3]、成核-生长机理[4]以及平衡热力学与相平衡图[5]。聚烯烃的熔融指数、浓度、稀释剂、成核剂、冷却速度等都会影响其结构和性能[3~7]，因而通过调节不同的参数,可以实现控制微孔膜的形态和结构等。该方法近20年来已被广泛研究[2~10]，可制备平板膜[2,10]、管式膜[3]和中空纤维膜[4，11]等多种形态膜，膜材料通常采用聚丙稀[3~6]、聚乙烯[7]、EVAL[8,11]等。1.2热致相分离法制备微孔膜的步骤1.2热致相分离法制备微孔膜的步骤用热致相分离法制备微孔膜通常可分为以下5步[10]:(1)在一定温度下，按一定比例配制铸膜液。首先要选择一种高沸点、低分子质量的稀释剂，此稀释剂在室温下为