[發(fā)明專利]一種聚偏氟乙烯膜表面接枝涂覆復(fù)合改性方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710315938.6
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107213803B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳力立;趙德鵬;張松峰;張超燦
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D67/00;B01D69/12
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 崔友明

本發(fā)明涉及一種聚偏氟乙烯膜表面接枝/涂覆復(fù)合改性方法，該方法以溫和的接枝改性條件在聚偏氟乙烯膜表面生成接枝點(diǎn)，對膜的力學(xué)性能無影響；將親水性單體聚合在膜表面形成親水性接枝高分子鏈，該接枝高分子鏈在膜表面起到錨固作用；最終以多酚自聚沉積及其與親水性接枝高分子鏈雜化復(fù)合作用在膜表面形成親水性涂覆層。由于該涂覆層與膜之間存在接枝高分子鏈的錨固作用，使得其附著穩(wěn)定，不易脫落，改性效果穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚合物膜表面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚偏氟乙烯膜表面接枝/涂覆復(fù)合改性方法。

背景技術(shù)

聚偏氟乙烯(PVDF)是一種線型半結(jié)晶型聚合物，具有機(jī)械性能優(yōu)良、耐熱、耐酸堿腐燭、耐沖擊、不易降解、易成膜等特點(diǎn)，因而成為制備水處理分離膜的優(yōu)選材料之一。然而由于其極低的表面能，與水無氫鍵作用，故具有極強(qiáng)的疏水性(Jing J,Fu L,Hashim N A,et al.Poly(vinylidene fluoride)(PVDF)membranes for fluid separation[J].Reactive&Functional Polymers,2014,86:134-153.)。在水處理過程中，PVDF的強(qiáng)疏水性會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)問題：一是為了使水通過膜孔，需要有較高的驅(qū)動(dòng)壓力。有實(shí)驗(yàn)表明，由于水表面張力的作用，平均孔徑為0.2μm的PVDF微濾膜在0.1MPa的壓差下水通量為0。二是膜容易吸附疏水性物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、膠體粒子等導(dǎo)致膜孔堵塞，滲透通量下降，縮短膜的使用壽命(Liu F,Hashim N A,Liu Y,et al.Progress in the production and modification ofPVDF membranes[J].Fuel&Energy Abstracts,2011,375(1–2):1-27.)，從而制約了聚偏氟乙烯膜在水相分離體系中的應(yīng)用。

對聚偏氟乙烯膜進(jìn)行親水改性是解決上述弊端，提高膜的水通量、降低膜污染、延長膜使用壽命的主要方法，因而具有重要的實(shí)際意義。目前，聚偏氟乙烯膜的親水改性方法主要分為：物理改性、化學(xué)改性和低溫等離子體改性。

物理改性最常用的方法是表面涂覆，薄的親水性功能層通過涂覆沉積在膜表面，以達(dá)到增強(qiáng)PVDF膜表面親水性的目的。Yanhui Xiang等采用溶液浸沒的方法將多巴胺(DA)涂覆在了疏水的聚偏氟乙烯膜表面，DA經(jīng)過一系列的氧化聚合反應(yīng)形成的聚多巴胺(pDA)與PVDF表面形成了共價(jià)與非共價(jià)鍵，附著在了薄膜表面(Xiang Y H,Liu F,Xue L X.Underseawater superoleophobic PVDF membrane inspired by polydopamine for efficientoil/seawater separation[J].Journal of Membrane Science,2015,476:321-329.)。Zhenxing Wang等采用一步法將PVDF微孔膜放入多巴胺與四氧乙基硅烷混合的弱堿性溶液中進(jìn)行浸泡涂覆改性(Wang Z X,Jiang X,Cheng X Q,Lau C H,Shao L.Mussel-inspiredhybrid coatings that transform membrane hydrophobicity into highhydrophilicity and underwater superoleophobicity for oil-in-water emulsionseparation[J].Applied Materials&Interfaces,2015,7(18):9534-9545.)。但是多巴胺價(jià)格昂貴，無法進(jìn)行工業(yè)化，表面物理涂覆的涂層與PVDF膜表面缺少化學(xué)鍵，從而使持久性不佳。

低溫等離子體改性近年來發(fā)展迅速，它是在膜表面引入含氧的親水基團(tuán)的一種改性方法。其優(yōu)點(diǎn)為不改變聚偏氟乙烯膜的本體性能，缺點(diǎn)是親水化效果不確定、保留時(shí)間短。