[發(fā)明專利]一種聚偏氟乙烯復(fù)合介孔膜的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210549607.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN103861476A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范建偉;李丹丹;閔弘揚(yáng);姜序
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D71/34
• 分類號(hào): B01D71/34;B01D69/12;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合膜制備的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對(duì)聚偏氟乙烯介孔膜的制備方法。

背景技術(shù)

聚偏氟乙烯（PVDF）是一種應(yīng)用廣泛的高分子分離膜材料，與聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）等相比，具有化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、耐酸堿等特點(diǎn)。聚偏氟乙烯（PVDF）膜制備方便，成本低廉，在一定溫度和受壓下仍能保持良好的強(qiáng)度，具有較好的抗紫外線和耐氣候老化性，其薄膜在室外放置一、二十年也不變脆龜裂。另外，在室溫下不被酸、堿、強(qiáng)氧化劑和鹵素所腐蝕，脂肪烴、醇、醛等有機(jī)溶劑對(duì)它也無影響。這些優(yōu)勢使得聚偏氟乙烯（PVDF）膜在化工、冶金、醫(yī)藥、紡織以及食品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但是，聚偏氟乙烯（PVDF）膜表面能極低，可潤濕性極差，疏水性極強(qiáng)，分離時(shí)需要較大的驅(qū)動(dòng)力，能耗大，通量小。此外，利用聚偏氟乙烯（PVDF）膜處理蛋白質(zhì)或活性生物體溶液時(shí)，極易出現(xiàn)吸附污染，縮短了膜的使用壽命，增加了分離成本。

為了解決聚偏氟乙烯（PVDF）膜親水性差，抗污染能力弱等缺點(diǎn)，國內(nèi)外研究人員對(duì)聚偏氟乙烯（PVDF）膜改性做了大量研究，其中改性方法主要分為膜本體的改性和膜表面改性。膜本體改性包括物理改性和化學(xué)改性。物理改性一般將膜材料與親水性的高分子材料或者小分子無機(jī)顆粒共混，制成鑄膜液；化學(xué)改性是使用化學(xué)方法，如共聚、接枝，賦予膜材料某種功能基團(tuán)，從而達(dá)到改性。膜表面改性也包括物理改性和化學(xué)改性。物理改性主要是通過氫鍵、交聯(lián)等作用方式在膜表面引入一層超薄的親水皮層，但是親水皮層較易脫落，改性效果持久性差?；瘜W(xué)改性一般包括表面磺化與化學(xué)改性、紫外輻照改性、γ射線輻照接枝聚合改性、等離子體表面聚合改性等。

目前，有機(jī)無機(jī)共混是解決上述問題比較有效的方法，且制作工藝簡單、操作方便、成本適中。其中，微米或納米級(jí)的氧化鋁（Al₂O₃）、二氧化鈦（TiO₂）、氧化鋯（ZrO₂）和氧化硅（SiO₂）都是較常用的無機(jī)材料。專利CN?102240510?A《一種超親水聚偏氟乙烯膜的制備方法》采用共混和相轉(zhuǎn)化成膜的方法將活性基團(tuán)引入到膜材料中，然后將膜材料浸入含有氨基硅烷的溶液中進(jìn)行反應(yīng)改性，形成具有一定親水組分和納米結(jié)構(gòu)的有機(jī)無機(jī)雜化膜表面，該方法雖然工藝簡單，超親水性能穩(wěn)定，但是改性的效率并不高且局限于膜表面的改性。中國專利CN?101319081?A《一種親水性PVDF材料及其制備方法》將不同配比的原料在熔融狀態(tài)下進(jìn)行共混，選擇高嶺土作為無機(jī)材料，此方法制備的聚偏氟乙烯（PVDF）膜可使水接觸角降低至70度左右，大大提高了親水性，但是，高嶺土的孔徑不均一，也不可調(diào)，在污染物的處理應(yīng)用中具有一定的局限性。中國專利CN?1724586?A《納米氧化鋁改性聚偏氟乙烯膜及其制備方法和應(yīng)用》通過有機(jī)無機(jī)共混的方法得到鑄膜液，并采用沉浸凝膠相轉(zhuǎn)化法（L-S相轉(zhuǎn)化法）制成膜，該方法可以增強(qiáng)膜的親水性，提高膜的強(qiáng)度并延長其壽命，但是此方法對(duì)無機(jī)顆粒要求較高，而且氧化鋁作為堿性物質(zhì)，在現(xiàn)有技術(shù)中，大量的使用將弊大于利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種聚偏氟乙烯復(fù)合介孔膜的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明將介孔二氧化硅（SBA-15）與聚偏氟乙烯（PVDF）共混，制備具有高親水能力和水通量的聚偏氟乙烯復(fù)合膜。與其他無機(jī)材料相比，介孔二氧化硅（SBA-15）比表面大，孔道直徑大且分布均一，有利于物質(zhì)在孔道內(nèi)的運(yùn)輸，另外，介孔二氧化硅（SBA-15）孔徑可調(diào)變，壁厚且水熱穩(wěn)定性很高。這些特點(diǎn)使得聚偏氟乙烯復(fù)合膜在水處理中具有良好的應(yīng)用前景。

一種聚偏氟乙烯復(fù)合膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）將聚偏氟乙烯（PVDF）粉末溶解于有機(jī)溶劑中，并加入致孔劑中，攪拌均勻制成聚偏氟乙烯鑄膜液；

（2）將SBA-15加入至步驟（1）制得的聚偏氟乙烯鑄膜液得到混合液，加熱并機(jī)械攪拌混合液，制成聚偏氟乙烯-二氧化硅鑄膜液（PVDF-SBA-15鑄膜液）；

（3）用封口膜將步驟（2）制得的聚偏氟乙烯-二氧化硅鑄膜液密封，靜置脫泡；

（4）用自動(dòng)涂膜機(jī)將步驟（3）制得的聚偏氟乙烯-二氧化硅鑄膜液在玻璃基材上涂膜，并浸于凝固液，得到聚偏氟乙烯-二氧化硅復(fù)合膜（PVDF-SBA-15復(fù)合膜）。

所述的步驟（1）中的聚偏氟乙烯粉末，在使用之前需置于105℃烘箱烘烤4h。