[發明專利]一種新型疏水膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201510528621.1
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN105032211A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 王軍;鄭利兵;張勇;候得印;錢盤生
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心;江蘇金山環保科技股份有限公司
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D71/32;B01D69/02;B01D69/06;B01D69/08;B01D67/00
• 代理公司: 北京紅福盈知識產權代理事務所(普通合伙) 11525
• 代理人: 陳月福

【技術領域】

本發明屬于疏水膜制備技術領域，尤其涉及一種利用高分子共聚物材料制備得到的新型疏水膜及其制備方法。

【背景技術】

近幾十年來膜分離技術得到了快速的發展，促生了大量的新型膜過程。隨著膜蒸餾、膜萃取、滲透汽化等基于疏水膜的新型膜過程的出現和發展，對于分離膜的疏水性能及強度提出了更高的要求，增強型疏水膜制備與應用也成為膜分離領域的研究熱點之一。目前增強型疏水膜制備主要通過新型制膜材料的尋找、膜改性、膜結構控制和改善、制膜工藝的調整與優化等方面入手，取得了一定的進展和成果。

膜改性是指通過物理或化學的方法對已經成形的膜進行表面處理，包括化學基團接枝、紫外光/等離子體處理、原位化學反應等過程。膜改性在PVDF膜親水化過程中應用較多，也是一種有效的疏水改性方法。但是改性的過程較復雜且不易控制，容易出現膜表面不均勻的現象。同時，膜改性可能會影響膜原有的結構，對膜的強度和其他性能造成影響。

膜結構的控制和改善是增強型疏水膜制備的另一條思路，主要是通過鑄膜液的成分的控制或制膜條件的調控來尋找得到最理想膜結構的制膜條件，這種方法可以在一定程度上得到相對較理想的膜，但是由于材料和工藝的限制，難以獲得綜合性能都比較理想的膜。

膜改性和膜結構控制主要是針對現有膜疏水性及孔結構方面不夠理想而做的工作，而制膜工藝的調整和優化也是增強型疏水膜制備的一個重要思路，其主要目的是解決現有PVDF膜強度不夠好的問題。制膜工藝的調整和優化主要有以下三個方面的著手點：一是制備多層復合膜，通過強度較高的基層和性能較好的表層來達到膜強度和性能的綜合提升，但也存在基層與表層的相容性問題；二是制備異形膜，包括多通道中空纖維膜、旋轉中空纖維膜、旋轉加強筋中空纖維膜等，異形膜雖然可以一定程度上提高膜的強度和性能，但是工藝大大的復雜化；三是制備纖維增強型膜，通過強度較高的纖維導入膜基體內增強膜的機械性能，纖維包括纖維管、纖維繩、短纖維，可以鑲嵌在膜的內外表面或整合在膜內以增強膜機械強度，但是纖維與膜材料之間容易脫落，造成膜的損壞。

膜的疏水性能和膜材料本身的性能具有很大的關系，因此通過尋找合適材料是疏水膜制備的一個較為簡單可靠的方法。目前用于疏水膜制備的材料主要有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)，但后兩種難于溶解、成膜過程復雜且難以控制，因此具有較好的溶解性能以及物理、化學耐受性的PVDF成為了最佳的選擇，得到了大量的研究和應用。但是PVDF膜的疏水性能有限，且膜強度、膜孔結構及使用效能等方面仍有待提高，無法滿足越來越嚴格的應用要求。

因此，近十多年來，研究者開始將PVDF共聚物材料比如PVDF-HFP(F2.6)、PVDF-TFE(F2.4)等應用于疏水膜的制備和應用領域，共聚物材料兼具兩種材料的優點，且材料間的相互作用可以使得制備的膜具有更優良的性質。目前主要以PVDF為主的疏水膜存在的疏水性不夠高、強度不夠強、使用效能不夠好的現象。

【發明內容】

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，選用聚偏氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物即PVDF-CTFE作為成膜高分子聚合物，提供一種疏水性更強、性能更好的新型疏水膜及其制備方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種新型疏水膜的制備方法，該方法包含如下步驟：

1)將PVDF-CTFE共聚物粉末放置于烘箱內在30-90℃恒溫下經12-36小時干燥除濕；

2)將成孔劑和有機溶劑按照一定比例溶解混勻以后，加入上述1)中經過干燥除濕處理的PVDF-CTFE共聚物粉末，在25-70℃下恒溫以50-1400轉/分鐘的速率攪拌24小時以上后，再在25-70℃下恒溫靜置脫泡12小時以上后形成均一的鑄膜液，該鑄膜液的組成成分重量百分比PVDF-CTFE共聚物8-25％、成孔劑0-15％和有機溶劑70-88％；

3)將上述2)中的鑄膜液經過刮膜裝置刮制成初生膜；

4)將上述3)中的初生膜在空氣中停留10秒后以自來水為凝膠浴浸泡24小時后在空氣環境中晾干，即得到新型疏水膜。

進一步，所述的PVDF-CTFE共聚物為下述的一種或幾種：蘇威31508、蘇威32008、3MPVDF31508、3MPVDF320082

進一步，所述的成孔劑為下述物質中的一種或幾種：有機高分子聚合物聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇；