[發明專利]離子液體修飾的TiO2納米粒子/PVDF復合微孔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201410812720.8
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN104492282A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 李建華;閆邦鋒;王雙雙;張德彬;張其清
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于高分子材料化學膜技術應用領域，具體涉及一種離子液修飾二氧化鈦納米粒子/PVDF復合多孔膜及其制備方法。

背景技術

聚偏氟乙烯（PVDF）是一種半結晶型聚合物，其玻璃化轉變溫度為-39^oC，結晶熔點為160^oC，熱分解溫度在316^oC以上，其中C—F鍵長度短，鍵能高，具有非常好的熱穩定性、耐腐蝕性以及優良的抗紫外線照射性能。但是PVDF本身極強的C—F鍵致使它的表面親水性較差，導致聚偏氟乙烯膜易被污染，嚴重限制了聚偏氟乙烯膜在許多領域的應用，比如：生化、醫藥、飲料、凈水等領域。為了降低膜污染、延長壽命和提高通量，使其更適于生化、醫藥、飲料、凈水等領域的使用，需要對PVDF膜進行改性。

通過無機納米粒子與PVDF共混制備PVDF復合多孔膜，由于其操作方便反應條件溫和，引起了廣泛的關注。共混改性后的高分子材料化學穩定性、機械強度和熱穩定性等方面顯著得到了提高。其中TiO₂由于其良好的親水性，化學穩定性，抗菌性及無毒性引起了特別關注。共混納米TiO₂粒子改性PVDF膜被廣泛的研究，用來改善膜的親水性，熱穩定性，機械強度，抗污染性，抗菌性和光催化性能。但是，采用納米TiO₂粒子改性后的PVDF復合多孔膜仍存在一些明顯的缺點。比如，易團聚，導致膜的機械強度伸長率下降。因此，需要重新設計用做共混膜改性的納米TiO₂粒子的結構，以便克服上述缺點。

離子液體本身作為一種綠色環保催化劑和反應溶劑一直受到國內外學者的重視。但離子液體在使用過程中的回收，特別是在水處理過程中會溶于水而無法回收。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種離子液體修飾的TiO₂納米粒子/PVDF復合多孔膜及其制備方法。本發明制備工藝簡單，易于操作，不需要昂貴的儀器，易于工業化實施；所制得的離子液體修飾的TiO₂納米粒子/PVDF復合多孔膜具有良好的抗污染性能，且保持了聚偏氟乙烯的主鏈結構不被破壞，即保留聚偏氟乙烯膜的良好的物理性能，在重金屬離子去除、水處理等應用中，還表現出離子液體獨有的特性。

????為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種離子液體修飾的TiO₂納米粒子/PVDF復合多孔膜的制備方法，包括以下步驟：

（1）離子液體修飾的TiO₂納米粒子的制備：

①移取鈦酸正丁酯溶于無水乙醇中，混合均勻，記為A溶液；取羧基功能化離子液體及蒸餾水溶于無水乙醇中，混合均勻，記為B溶液；

②將B溶液逐滴滴入A溶液中，滴完后攪拌至均勻，加熱回流8-10h，用旋轉蒸發儀蒸干溶劑，然后用丙酮洗滌3-5次，真空恒溫干燥得到離子液體修飾的TiO₂納米粒子；

（2）用離子液體修飾的TiO₂納米粒子制備PVDF復合多孔膜

將聚偏氟乙烯聚合物粉末、離子液體修飾的二氧化鈦納米粒子和成孔劑溶于有機溶劑中，配成鑄膜液，60-75℃攪拌至均勻；溶液冷卻、脫泡、刮膜，放入去離子水凝固浴中，去除溶劑后用去離子水清洗自然晾干，得到離子液體修飾的TiO₂納米粒子/PVDF復合多孔膜。

步驟（1）所述的鈦酸正丁酯與羧基功能化離子液體的摩爾比為2:1-1:2。

步驟（1）加熱回流的溫度為80-100℃。

步驟（1）中A溶液中鈦酸正丁酯的質量分數為5%-10%，B溶液中羧基功能化離子液體的質量分數為5%-10%

步驟（2）所述的成孔劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇類聚合物、氯化鉀、氯化鋰中的一種或多種。

步驟（2）所述的有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亞砜中的一種。

步驟（2）所述的鑄膜液中聚偏氟乙烯聚合物粉末所占比例為8-25wt%，離子液體修飾的TiO₂納米粒子所占比例為2-8wt%，成孔劑所占比例為4-6wt%。

步驟（2）所述的凝固浴溫度為30-65℃。

本發明的有益效果在于：