Prozess- und Kontrollschlüsselpunkte der mikroporösen Membran mit thermisch induzierter Phasentrennu

Die thermisch induzierte Phasentrennung (TIPS) ist eine weit verbreitete Methode zur Herstellung von Mikrofiltrationsmembranen. Dabei entsteht eine homogene Mischung aus Polymer und Verdünnungsmittel (normalerweise eine Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht), gefolgt von einem kontrollierten Abkühlungsprozess, der eine Phasentrennung von Polymer und Verdünnungsmittel bewirkt. Durch die Phasentrennung entsteht eine poröse Struktur, die durch Abkühlen oder Lösungsmittelextraktion weiter verfestigt werden kann, um die gewünschte mikroporöse Membran zu erhalten.

Die detaillierten Prozessbedingungen von TIPS umfassen die folgenden Schritte:

1.Polymerauswahl: Wählen Sie das geeignete Polymer mit den gewünschten Eigenschaften wie chemischer Beständigkeit, mechanischer Festigkeit und Filtrationsleistung. Zu den üblicherweise in TIPS verwendeten Polymeren gehören Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethylen (PE) und Polyvinylidenfluorid (PVDF).

2. Auswahl des Verdünnungsmittels: Bei der Auswahl eines Verdünnungsmittels muss die Kompatibilität zwischen dem Polymer und dem Verdünnungsmittel berücksichtigt werden. Sie können ein Verdünnungsmittel wählen, das mit dem ausgewählten Polymer kompatibel ist und einen bekannten Schmelz- oder Siedepunkt hat, sodass es beim Erhitzen ein gleichmäßiges Verdünnungsmittel bilden kann. Zu den üblichen Verdünnungsmitteln gehören Paraffin, Naphthalin und Dibutylphthalat.

Mischungsvorbereitung: Bereiten Sie eine homogene Mischung aus Polymer und Verdünnungsmittel vor, indem Sie sie zusammen erhitzen, bis sie vollständig aufgelöst sind, da das richtige Mischen und Erhitzen von entscheidender Bedeutung ist, um eine homogene Mischung zu erreichen und Fehler im endgültigen Film zu vermeiden. In unserer eigentlichen Produktion ist die Mischung wird normalerweise auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Polymers und des Verdünnungsmittels erhitzt.

3. Kühlprozess: Die Mischung wird abgekühlt, um eine Phasentrennung herbeizuführen und dadurch eine poröse Struktur zu bilden. Abkühlgeschwindigkeit, Temperatur und Dauer können die Porengröße, Morphologie und Gesamtstruktur des Films erheblich beeinflussen, und die Steuerung der Abkühlgeschwindigkeit ist entscheidend, um die gewünschte Porengröße und Morphologie zu erreichen. Langsamere Abkühlraten führen im Allgemeinen zu größeren Porengrößen, während schnellere Abkühlraten zu kleineren Porengrößen führen.

4. Aushärten: Sobald die gewünschte poröse Struktur erreicht ist, wird die Membran durch weiteres Abkühlen oder Lösungsmittelextraktion ausgehärtet, um das Verdünnungsmittel zu entfernen. In einigen Fällen können Nichtlösungsmittel hinzugefügt werden, um den Extraktionsprozess zu erleichtern, und die richtige Wahl der Verfestigungsmethode (Kühlung oder Lösungsmittelextraktion) und der richtigen Bedingungen kann die mechanische Festigkeit und Filtrationsleistung der Membran gewährleisten.

5. Nachbearbeitung: Im eigentlichen Applikationsprozess stellt jeder Kunde unterschiedliche Anforderungen an die Membran. Daher muss die Membran nachbehandelt werden, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Zu den ergriffenen Maßnahmen gehören Glühen oder Oberflächenmodifizierung usw. Zusätzliche Bearbeitung zur Verbesserung seiner Eigenschaften oder Leistung, um die vom Kunden geforderten Standards zu erfüllen.

Zusammenfassend ist die thermisch induzierte Phasentrennung eine vielseitige Technik zur Herstellung mikroporöser Filtrationsmembranen. Detaillierte Prozessbedingungen und die Kontrolle kritischer Punkte spielen eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der endgültigen Eigenschaften und Leistung der Membran.

Zitat

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4.Huang, Y., Zheng,X., Chen, Y., & Wang, J. (2019). Recent advances in thermally induced phaseseparation membranes for water treatment. Journal of Materials Chemistry A,7(26), 15731-15749.

5.Shin, D. S., Kim,T. H., Choi, W. J., & Park, H. B. (2020). Recent advances inthermally-induced phase separation (TIPS) for the preparation ofhigh-performance membranes. Journal of Industrial and Engineering Chemistry,82, 166-179.