[發明專利]一種超疏水透氣復合膜的制備方法

有效

• 申請號: 201010592881.2
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102120147A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 朱寶庫;王建華;張永華;楊守玉;楊以挺
• 申請（專利權）人: 玉環縣信誼高分子濾材廠
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種超疏水透氣復合膜的制備方法，屬于有機分離膜的制備領域，制備的超疏水透氣復合膜具有良好的透氣性、疏水性和易加工性。

背景技術

膜分離技術是一種新型高效的分離技術，在眾多領域中已經得到廣泛的應用。分離膜是膜分離技術的物質基礎和核心部件，其中聚合物有機膜材料占95%以上。目前應用較為廣泛的有機膜材料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氯乙烯（PVC）、聚醚砜（PES）、聚砜（PS）等。在應用過程中膜材料的表面特性決定了它的用途，親疏水特性就是其中比較重要的特征。在眾多的聚合物膜材料中，疏水過濾膜是重要的膜材料之一，而具有超疏水特性的表面更是賦予了膜材料獨特的性能，其研究和應用得到廣泛關注。超疏水表面一般通過構造具有微納米結構的粗糙表面和低表面能物質進行涂覆修飾得到。已有的疏水膜制備方法中專利CN101463140A公開了一種超疏水聚偏氟乙烯膜的制備方法及其制品，其將PVDF膜進行等離子體處理后通過化學或化學氣相沉積有機硅烷進行疏水改性，得到超疏水的PVDF膜。CN1621434A公開了超疏水的多孔聚氯乙烯膜及其制備方法，其采用溶劑-沉淀劑的相轉化法制備超疏水的PVC膜，其基質材料為玻璃、陶瓷片、硅片、尼龍6、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或合成纖維，其溶劑為較威脅的易揮發性溶劑，生產效率低也不利于大規模的應用。同時由于不采用制孔劑等調節手段，得到的膜的孔隙率低，且由于是均質平板膜其強度不高。CN1611305A公開了用非結晶性高分子制備超疏水高分子涂層的方法，利用非結晶性高分子在溶劑揮發過程中的自聚集和相分離的原理，并通過光交聯固化膜制備粗糙的超疏水表面，也不具備選擇透過性。《高分子學報》（2008年1月）報道等采用溶劑揮發法在在載玻片上用含氟丙烯酸酯無規共聚物制備超疏水膜。CN101279211A公開了聚偏氟乙烯疏水微孔膜的制備方法。《齊齊哈爾大學學報》（2002年12月第18卷）報道通過考察制膜液中聚合物及添加劑濃度、第二添加劑及其用量、凝膠浴溫度和組成等，制備了膜通量為5L/m²h的聚偏氟乙烯疏水微孔膜，性能上沒有達到超疏水，且通量低。《膜科學與技術》（2010年4月第30卷）報道采用溶液相轉移法制備超疏水性聚偏氟乙烯分離膜，只有聚偏氟乙烯在2.3%的低濃度時才能達到超疏水性能，其制備的以高濃度PVDF為基膜進行涂覆復合時，由于基膜的孔隙率比較低，其應用性能不理想。目前也有用聚四氟乙烯（PTFE）膜過濾材料的應用，但是由于拉伸法得到PTFE單層膜的厚度往往小于20微米、膜機械強度和自支撐性差，只能用熱壓或膠粘劑書將PTFE膜覆在聚酯（PET）或聚丙烯（PP）無紡布的兩側制成復合膜使用，這使得制膜成本高、透氣率低降低，在制造過濾器件時也容易出現PTFE層撕裂、與殼體粘接性差（脫粘導致漏氣漏水）、器件成品率低等問題。

不同于以上報道，本發明采用容易獲得和加工的通用型聚合物經溶液經相轉化法在無紡布上浸涂復合得到的一定微孔孔徑和表面具有微納米結構的復合膜，然后再用相轉化法將該復合膜表面二次復合含氟碳側鏈型聚合物超薄層，同時采用非極性溶劑的誘導作用使氟碳側鏈在膜表面富集從而形成超疏水表面。該方法在形成超疏水表面的同時，可以有高的孔隙率、精確的膜孔徑，得到膜材料的水接觸角在140°以上，阻水壓力高、透氣性好、通用性強。同時無紡布賦予復合膜很高的強度，容易裁切和快速加工，適合于用超聲、熱、粘合劑等制作成阻水、透氣的過濾器件。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種超疏水透氣復合膜的制備方法。

超疏水透氣復合膜的制備方法包括如下步驟：

1）將質量百分比為10%~15%的聚合物，質量百分比為75%~85%的溶劑，質量百分比為5~15%的孔徑調節劑進行混合攪拌均勻后，真空脫泡得到1號制膜液；將無紡布浸入1號制膜液浸涂，浸入水中固化成型，用水浸泡清洗和干燥后得到縮孔的無紡布；

2）將質量百分比為2.5~5%的氟碳側鏈型聚合物，質量百分比為92~95%的溶劑和質量百分比為2.5~5%的孔徑調節劑進行混合攪拌，真空脫泡得到2號制膜液；將縮孔的無紡布浸入2號制膜液浸涂，浸入水中固化成型，用水浸泡清洗，干燥，得到疏水透氣復合膜；

3）將疏水透氣復合膜在20-50°C的己烷、環己烷或石油醚非極性溶劑中浸泡2-10小時，使氟碳側鏈在非極性溶劑誘導下于膜表面富集形成超疏水表面，干燥，得到超疏水透氣復合膜。