NIPSTIPS201316

1、TIANJIN MOTIMO MEMBRANE TECHNOLOGY CO., LTD.NIPS and TIPS 简介简介制膜工艺制膜工艺主要有 MS-S, NIPS , TIPS法NIPS , NIPS , Non-solvent Induced Phase Separation. .在常温下，把聚合物和溶剂混合液均匀分布在支撑物体的表面上（加玻璃板或无纺布等），使其成均匀的液膜；控制蒸发条件，部分溶剂可从液膜表面挥发掉；把液膜浸入到适合的流体介质中（如：水），除去溶剂和非溶剂，就得到了微孔结构的膜。目前是制备目前是制备PVDF微孔膜的常用方法微孔膜的常用方法这种方法是将PVDF溶液(PV

2、DF加溶剂)通过模具后浸入凝固浴(非溶剂)中进行溶剂与非溶剂的交换而发生相分离，从而使得聚合物富相固化形成微孔膜。NIPS法制备PVDF微孔膜涉及PVDF、溶剂、非溶剂三种组分，为了适应不同的应用，常常在铸膜液中加入添加剂和非溶剂或者在凝固浴中加入溶剂调节微孔膜的结构和性能。优点优点：NIPS法需要的工作温度比较低（80)，所以应用该法制备PVDF微孔膜能耗较少。缺点缺点：NIPS法制备PVDF微孔膜往往需要大量的溶剂，会造成溶剂的浪费和环境污染。另一方面，虽然NIPS法具有很多工艺参数有利于膜结构的多样性，但是工艺参数越多，使得工艺的稳定性变差，以至于不能精确地控制膜的结构和性能。TIPST

3、IPSThermally Induced Phase Separation, “热致相分离”。它的工艺过程及原理是在聚合物的熔点以上，将聚合物溶于高沸点，低挥发性的溶剂（又称稀释剂）中，形成均相溶液。然后降温冷却。在冷却过程中，体系会发生分相过程。这个过程分两类，一类是固液相分离（简称S-L相分离），一类是液液相分离（L-L相分离）。控制适当的工艺条件，在分相之后，体系形成以聚合物为连续相，溶剂为分散相的两相结构。这时再选择适当的挥发性试剂（即萃取剂）把溶剂萃取出来，从而获得一定结构形状的聚合物微孔膜。 TIPS优点：优点： 1可控制孔径，孔隙率大小 在TIPS过程中，溶剂的种类，组成，冷却条

4、件等都对最终的孔结构有密切 关系。改变其中一个或几个条件就可以达到调节孔径，孔隙率的目的。 2可控制孔结构和形态 改变TIPS制膜条件可以得到诸如如蜂窝状结构（cellular），带状结构（lacy structure），树枝状孔（finger-typed pores） 等结构形态。 3膜材料的品种增加 TIPS除了能把传统的聚合物膜材料制成微孔膜外，还可以把结晶性的，带有强氢键作用的一类常温下没有溶剂的聚合物制成微孔膜。如等规聚丙烯（iPP），超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）等。 4实现连续化生产 由于TIPS原理，工艺简单，适用面广，操作可控性好，某些已经实现工业化生产或具备了工业生产的

5、条件，如聚丙烯（PP），聚乙烯（PE），聚砜（PSf），聚偏氟乙烯（PVDF）等等。 TIPS 制膜流程制膜流程(1)聚合物和稀释剂在高温下形成均相溶液;(2)溶液通过模具挤出成型(平板、管式、中空纤维);(3)溶液进入冷却浴中发生相分离并伴随着溶液的固化;(4)稀释剂用萃取剂进行溶剂交换并脱除;(5)萃取剂蒸发脱除，从而得到微孔膜。不同膜材料的性能特点不同膜材料的性能特点性能性能Performance 水通量水通量 W a t e r Flux拉伸强度拉伸强度/ N T e n s i l e Strength/N拉伸率拉伸率/ % T e n s i l e Rate/%抗压强度抗压强度/

6、bar Compression Strength/bar抗污染性抗污染性Anti Pollution化学稳定性化学稳定性C h e m i c a l Stability缺点缺点 Drawback湿法PVDF NIPS PVDF 高igh 1.52 200230 1.7 好 (ood 高 (High)强度较差 Poor Intensity热法PVDF TIPS PVDF初始高Primary High 1015 50100 6 差 Bad 高 (High)带衬PVDFBelt Material PVDF 较高Slight l y Higher 100衬层Belt Materia 0 较好 Pre

7、ferably较好 Preferably高High分离层易剥离 Separating Layer S t r i p p i n g Easily同质增强PVDF Consubstantial Strengthen PVDF较高Slight l y Higher 810 50100 6 好Good 高 High不同制膜工艺的膜横截面电镜照片不同制膜工艺的膜横截面电镜照片海德能海德能ASAHI过滤皮层过滤皮层海绵体结构海绵体结构中空纤维膜的过滤层主要分为海绵体结构和指状孔结构。KOCHMOTIMO过滤皮层过滤皮层指状孔结构指状孔结构采用海绵体结构的有ASAHI、欧美塞尔、海德能、NORIT等，采

8、用指状孔结构的有MOTIMO、KOCH、INGE等。表层（指状孔结构）深层过滤（海绵体结构）优点1.韧性好，适宜气体最强清洗2.膜污染累积在膜表面，不易发生膜深层污染，易清洗恢复，膜清洗恢复率高3.跨膜阻力低，易于过滤、反洗1.抗压密性好2.强度好缺点膜支撑强度低1.韧性差，不适宜气体最强清洗2.膜污染发生在膜表面及深层，易发生膜深层污染，不易洗恢复3.跨膜阻力高，不易于过滤、反洗指状孔和海绵体结构的对比不同制膜方法膜丝损坏照片不同制膜方法膜丝损坏照片相对于其他制膜方法，TIPS法制备聚合物微孔膜的主要优势为法制备聚合物微孔膜的主要优势为:(1)TIPS法可以通过稀释剂的选择、聚合物浓度、淬冷温度或者冷却速率的控制，从而实现膜结构的多样性(蜂窝状结构、连通海绵状结构、树枝状结构、球晶结构等)和可控性(孔径大小、孔径分布、孔隙率、各向异性或者同性、皮层厚度等);(2)TIPS是由于体系热量流逝而导致的相分离，因此相对于浸没沉淀法中的物质交换更容易控制，TIPS法制备的微孔膜具有很少的缺陷，例如一些大的指状孔，而且TIPS法成膜过程重复性好、膜孔结构的控制精确性高;(3)因为热流逝速度比物质交换快很多，所以TIPS法更容易实现通过旋节线分相制备孔径分布窄的微孔膜;(4)